CN114551486A - 成像器件、其制备方法、成像阵列及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种成像器件、其制备方法、成像阵列及其制备方法，该方法包括：提供量子点光敏材料；基于量子点光敏材料，形成层叠设置的光电二极管；其中，光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管，第一二极管和第二二极管依次间隔设置；各第一二极管在第一方向电压下导通，各第二二极管在第二方向电压下导通；第一方向电压和第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。由此，该方法不需要焊接烟柱，避免了由烟柱引起的信号响应不均匀和盲元等问题；同时还降低了工序复杂度，减少制造成本。该方法制备的成像器件通过调制偏压实现两种探测模式的切换，简化了成像光路系统与后期软件处理过程，降低了像素损失率和对准偏差。

Description

成像器件、其制备方法、成像阵列及其制备方法
技术领域
本公开涉及光电传感器技术领域，尤其涉及一种成像器件、其制备方法、成像阵列及其制备方法。
背景技术
传统的红外焦平面探测器需要在特定的基底上采用分子束外延技术生长感光层，并且需要使用倒装互连工艺与读出电路耦合，通常存在非均匀性与盲元问题，以及大规模红外焦平面探测器阵列制备困难的问题。具体地，采用铟柱倒装互连的红外焦平面探测器的制备工艺主要包括：清洗、光敏元台面制备及Si基底读出电路制备、电极制备、In柱生长、倒装互连、衬底减薄、封装测试。其中，倒装互连流程在红外焦平面探测器制备过程中非常关键，其基本流程是采取分子外延生长技术在光敏面像元与硅基电路上生长铟柱，然后让硅基读出电路基底与红外光敏面上的铟柱互相“倒扣”碰焊连接；又或者在硅基电路基底上“挖孔”，让红外光敏面上的铟柱“倒扣”在环孔上。在倒装互连流程中，铟柱生长与互连工艺要求严格，如果铟柱生长不均匀或是倒装焊连接不均匀都会带来红外探测器信号响应的不均匀；而如果在生长期间或倒装焊造成铟柱断裂则会红外探测器有盲元。
制冷型红外焦平面探测器每次工作时都将承受较大的温度变化，由于热膨胀系数不同，制冷型红外探测器光敏像元的变形和读出电路的变形不一致，使得连接处的铟柱产生应力且容易断裂，从而会导致探测器失效，影响其使用寿命，同时也提高了使用成本。
在非制冷型红外焦平面探测器中，使用过程中反复的温度冲击也可能会导致铟柱断裂而形成盲元，这种现象在大面阵红外焦平面探测器中尤为显著，是制约大规模红外焦平面探测器阵列发展的重要因素。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种成像器件、其制备方法、成像阵列及其制备方法。
本公开提供了一种成像器件的制备方法，该方法包括：
提供量子点光敏材料；
基于所述量子点光敏材料，形成层叠设置的光电二极管；
其中，所述光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管，所述第一二极管和所述第二二极管依次间隔设置；
各所述第一二极管在第一方向电压下导通，各所述第二二极管在第二方向电压下导通；所述第一方向电压和所述第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。
在一些实施例中，所述形成层叠设置的光电二极管，包括：
依次形成第一个第二二极管、第一个第一二极管、第二个第二二极管、……、第N-1个第一二极管以及第N个第二二极管；其中，N为整数，且N≥2；
或者
依次形成第一个第二二极管、第一个第一二极管、第二个第二二极管、……、第M个第二二极管以及第M个第一二极管；其中，M为整数，且M≥2。
在一些实施例中，在形成层叠设置的光电二极管之前，还包括：
提供第一类型导电基底层；
其中，形成所述第二二极管包括：
在第一类型导电基底层或者第一二极管上形成第二光敏量子点层；
在第二光敏量子点层上形成一第二类型掺杂量子点层；
其中，形成所述第一二极管包括：
在第二二极管上形成一第二类型掺杂量子点层；
在第二类型掺杂量子点层上形成第一光敏量子点层；
其中，所述第一类型和所述第二类型分别为P型和N型中的一种。
在一些实施例中，形成第一光敏量子点层，包括：
配置第一光敏量子点层前驱液；
旋涂或者滴涂，以形成第一光敏量子点层；
和/或
形成所述第二光敏量子点层，包括：
配置第二光敏量子点层前驱液；
旋涂或者滴涂，以形成第二光敏量子点层。
在一些实施例中，形成第二类型掺杂量子点层，包括：
配置第二类型掺杂量子点层前驱液；
旋涂，以形成第二类型掺杂量子点层。
本公开还提供了一种成像器件，该成像器件采用上述任一种方法制备而成。
在一些实施例中，该成像器件的所有所述第一二极管的响应波段各不相同；
所有所述第二二极管的响应波段各不相同。
本公开还提供了一种成像阵列的制备方法，该方法包括：
提供导电基底层；
在所述导电基底层上形成像素电极；
在所述像素电极上形成层叠的功能膜层，以形成所述层叠设置的光电二极管；
在所述光电二极管背离所述像素电极的一侧形成公共地电极；
其中，所述光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管所述第一二极管和所述第二二极管依次间隔设置；
各所述第一二极管在第一方向电压下导通，各所述第二二极管在第二方向电压下导通；所述第一方向电压和所述第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。
本公开还提供了一种成像阵列的制备方法，该方法包括：
提供导电基底层；
在所述导电基底层上形成像素电极和公共地电极；其中，所述公共地电极为网格状电极，且各所述像素电极分别位于所述网格状电极的格子内；
在所述像素电极和公共地电极上形成层叠的功能膜层，以形成所述层叠设置的光电二极管；
其中，所述光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管所述第一二极管和所述第二二极管依次间隔设置；
各所述第一二极管在第一方向电压下导通，各所述第二二极管在第二方向电压下导通；所述第一方向电压和所述第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。
本公开还提供了一种成像阵列，该成像阵列是基于上述两种成像阵列的制备方法中的任一种制备而成。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开实施例提供的一种成像器件、其制备方法、成像阵列及其制备方法，该制备方法包括：提供量子点光敏材料；基于量子点光敏材料，形成层叠设置的光电二极管；其中，光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管，第一二极管和第二二极管依次间隔设置；各第一二极管在第一方向电压下导通，各第二二极管在第二方向电压下导通；第一方向电压和第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。由此，该制备方法简化了成像器件的制备流程，不需要焊接烟柱，避免了信号响应不均匀和盲元等问题；同时还降低工序复杂度，减少制造成本。此外，该方法制备的成像器件以层叠设置的光电二极管作为光路，极大的简化了成像光路系统与后期软件处理过程，同时降低了像素损失率和对准偏差，仅通过调制偏压方向即可实现两种探测模式的切换。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例提供的一种成像器件的制备方法的流程示意图；
图2为图1所示成像器件的制备方法中S120的细化流程示意图；
图3为本公开实施例提供的另一种成像器件的制备方法的流程示意图；
图4为图3所示成像器件的制备方法中S242的细化流程示意图；
图5为图3所示成像器件的制备方法中S231/S251的细化流程示意图；
图6为图3所示成像器件的制备方法中S232/S241/S252的细化流程示意图；
图7为本公开实施例提供的一种成像器件的结构示意图；
图8为本公开实施例提供的另一种成像器件的结构示意图；
图9为本公开实施例提供的又一种成像器件的结构示意图；
图10为本公开实施例提供的又一种成像器件的结构示意图；
图11为本公开实施例提供的又一种成像器件的结构示意图；
图12为本公开实施例提供的又一种成像器件的结构示意图；
图13为本公开实施例提供的又一种成像器件的结构示意图；
图14为本公开实施例提供的一种成像器件的工作原理示意图；
图15为本公开实施例提供的一种成像阵列的制备方法的流程示意图；
图16为本公开实施例提供的另一种成像阵列的制备方法的流程示意图；
图17为本公开实施例提供的一种成像阵列的结构示意图。
其中，110、第一类型导电基底层；120、第一二极管；121、第一光敏量子点层；130、第二二极管；131、第二光敏量子点层；132、第二类型掺杂量子点层；140、金属顶电极；150、像素电极；160、公共地电极。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
红外探测及成像技术在红外侦察、红外制导等军用领域及疫情防控、自动驾驶等民用领域有着广泛且重要的应用。在多种红外探测器类型中，双色探测器能够分别独立地探测两个不同的红外波段或同一波段的两个不同波长。与传统的单波段红外光电探测器相比，双色探测器系统提供两个波段信息，可以抑制目标复杂背景，能够提供更好的目标识别，提高探测系统的抗干扰能力和复杂环境下的探测能力。此外，双短波红外段探测器在气体传感和分析、湿度和二氧化碳监测以及含水分子物体的光谱成像方面有非常重要的应用价值。此外，双波段融合成像能够在同一张图片显示成像目标的两个波段的信息，能够更加有效、快速、准确地获取目标的更多信息。
相关技术中，多波段融合成像技术是利用多个单波段探测器分别采集目标物各波段的图像，使用算法将多个图像进行融合。但由于各单波段探测器的像素不匹配，使用算法融合图像会导致像素分辨率损失；并且每个波段成像时经过的光路不同，从而导致各波段图像拍摄角度有所偏差，图像融合时需要对图像特征点进行识别提取、图像校正后再进行图像叠加，难以实现像素级别对准，容易出现对准偏差。
相关技术中，需要焊接烟柱的红外焦平面探测器通常存在非均匀性与盲元问题，以及大规模红外焦平面探测器阵列制备困难的问题。在倒装互连流程中，铟柱生长与互连工艺要求严格，如果铟柱生长不均匀或是倒装焊连接不均匀都会带来红外探测器信号响应的不均匀；而如果在生长期间或倒装焊造成铟柱断裂则会红外探测器有盲元。制冷型红外焦平面探测器工作温度变化较大，由于热膨胀系数不同，导致光敏像元的变形和读出电路的变形不一致，使得在二者连接处产生应力，连接处的铟柱容易断裂，从而会导致探测器失效，影响其使用寿命，同时也提高了使用成本。非制冷型红外焦平面探测器中，使用过程中反复的温度冲击也可能会导致铟柱断裂而形成盲元，这种现象在大面阵红外焦平面探测器中尤为显著，是制约大规模红外焦平面探测器阵列发展的重要因素。
针对上述缺陷中的至少一个进行改进，本公开实施例提供了一种成像器件、其制备方法、成像阵列及其制备方法，该制备方法包括：提供量子点光敏材料；基于量子点光敏材料，形成层叠设置的光电二极管；其中，光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管，第一二极管和第二二极管依次间隔设置；各第一二极管在第一方向电压下导通，各第二二极管在第二方向电压下导通；第一方向电压和第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。由此，该制备方法简化了成像器件的制备流程，不需要焊接烟柱，避免了由烟柱引起的信号响应不均匀和盲元等问题；同时还降低工序复杂度，减少制造成本。此外，该方法制备的成像器件以层叠设置的光电二极管作为光路，极大的简化了成像光路系统与后期软件处理过程，同时降低了像素损失率和对准偏差，仅通过调制偏压方向即可实现两种探测模式的切换。
下面结合图1-图17，对本公开实施例提供的成像器件的制备方法、成像器件、成像阵列进行示例性说明。
在一些实施例中，如图1所示，为本公开实施例提供的一种成像器件的制备方法的流程示意图。参照图1，该方法包括：
S110、提供量子点光敏材料。
其中，量子点光敏材料选用HgTe、HgSe、CdSe、CdTe、PbS、PbSe、PbTe中的一种。根据量子点种类及配制方式的不同，合成的量子点光敏材料可以实现可见光、0.8～1.5um近红外、1.5～2.5um短波红外、3～5um中波红外和8～12um长波红外的检测。因此，通过选取不同波段量子点实现可见光/近红外、可见光/短波红外、可见光/中波红外、可见光/长波红外、近红外/短波红外、近红外/中波红外、近红外/长波红外、短波/中波红外、短波/长波红外、中波/长波红外等融合图像。
S120、基于量子点光敏材料，形成层叠设置的光电二极管。
其中，光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管，第一二极管和第二二极管依次间隔设置；各第一二极管在第一方向电压下导通，各第二二极管在第二方向电压下导通；第一方向电压和第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。
本公开实施例提供的一种成像器件的制备方法，该制备方法包括：提供量子点光敏材料；基于量子点光敏材料，形成层叠设置的光电二极管；其中，光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管，第一二极管和第二二极管依次间隔设置；各第一二极管在第一方向电压下导通，各第二二极管在第二方向电压下导通；第一方向电压和第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。由此，该制备方法简化了成像器件的制备流程，不需要焊接烟柱，避免了由烟柱引起的信号响应不均匀和盲元等问题；同时还降低工序复杂度，减少制造成本。此外，该方法制备的成像器件以层叠设置的光电二极管作为光路，极大的简化了成像光路系统与后期软件处理过程，同时降低了像素损失率和对准偏差，仅通过调制偏压方向即可实现两种探测模式的切换。
在一些实施例中，如图2所示，为图1所示成像器件的制备方法中S120的细化流程示意图。参照图2，S120形成层叠设置的光电二极管，包括：
S121、依次形成第一个第二二极管、第一个第一二极管、第二个第二二极管、……、第N-1个第一二极管以及第N个第二二极管；其中，N为整数，且N≥2。
其中，第一二极管的数量和第二二极管的数量不相等，第二二极管至少为两个，第一二极管的数量至少为一个；二者的数量关系满足：第一二极管的数量＝第一二极管的数量－1。
或者，S120形成层叠设置的光电二极管，包括：
S122、依次形成第一个第二二极管、第一个第一二极管、第二个第二二极管、……、第M个第二二极管以及第M个第一二极管；其中，M为整数，且M≥2。
其中，第一二极管的数量和第二二极管的数量相等，二者的数量均大于等于两个。
如此，可基于成像器件的需求，灵活形成多种不同的层叠设置的光电二极管结构，以满足探测和切换探测的需求。
在一些实施例中，如图3所示，为本公开实施例提供的另一种成像器件的制备方法的流程示意图。参照图3，在形成层叠设置的光电二极管之前，该方法还包括：
S210、提供第一类型导电基底。
基于此，形成第二二极管包括：在第一类型导电基底或者第一二极管上形成第二光敏量子点层；在第二光敏量子点层上形成一第二类型掺杂量子点层。
同时，形成第一二极管包括：在第二二极管上形成一第二类型掺杂量子点层；在第二类型掺杂量子点层上形成第一光敏量子点层。
由此，在第一类型导电基底上交替形成第二二极管和第一二极管。
其中，所述第一类型和所述第二类型分别为P型和N型中的一种。
示例性地，如图3所示，该制备方法所制备的成像器件包括一个第一二极管和两个第二二极管，第一类型为N型，第二类型为P型。
该制备方法具体如下：
S210、提供第一类型导电基底。
其中，第一类型导电基底设置为N型，为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化镓锌(GZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)、氧化铝锌(AZO)和碳纳米管中的一种或几种。
其中，在形成第二二极管前对导电基底层进行氧等离子体清洗处理，处理时间5～10min。
S220、提供量子点光敏材料。
S230、形成第一个第二二极管。
其中，第一个第二二极管包括两个膜层，分别为第二光敏量子点层和第二类型掺杂量子点层。第一个第二二极管的制备方法具体如下：
S231、在第一类型导电基底上形成一第二光敏量子点层
其中，第二光敏量子点层为HgTe、HgSe、CdSe、CdTe、PbS、PbSe、PbTe中的一种。
S232、在第二光敏量子点层上形成一第二类型掺杂量子点层。
其中，第二类型掺杂量子点层设置为P型，为碲化银(Ag2Te)纳米颗粒、氧化锌(ZnO)纳米颗粒或氧化锡(SnO2)纳米颗粒中的一种或几种。
S240、形成第一个第一二极管。
其中，第一二极管也包括两个膜层，分别为第二类型掺杂量子点层和第一光敏量子点层。第一个第一二极管的制备方法具体如下：
S241、在第二二极管上形成一第二类型掺杂量子点层。
其中，第一二极管包括的第二类型掺杂量子点层与第一二极管包括的第二类型掺杂量子点层相同。
S242、在第二类型掺杂量子点层上形成第一光敏量子点层。
其中，第一光敏量子点层为HgTe、HgSe、CdSe、CdTe、PbS、PbSe、PbTe中的一种。
S250、形成第二个第二二极管。
其中，第二个第二二极管包括两个膜层，分别为第二光敏量子点层和第二类型掺杂量子点层。第二个第二二极管的制备方法具体如下：
S251、在第一二极管上形成一第二光敏量子点层。
S252、在第二光敏量子点层上形成第二类型掺杂量子点层。
能够理解的是，图3仅示例性地示出了包括一个第一二极管和两个第二二极管的成像器件的制备方法，但并不构成对本公开实施例提供的成像器件的制备方法的限定。在其他实施方式中，可根据所制备成像器件的需求重复步骤S240和/或S250，在此不限定。
需要说明的是，图3仅示例性地示出了第一类型导电基底为N型，第二类型掺杂量子点层为P型，但并不构成对本公开实施例提供的成像器件的制备方法的限定。
在其他实施方式中，还可以将第一类型导电基底设置为P型，第二类型掺杂量子点层设置为N型，对应的选择本领域技术人员可知的P型导电基底和N型掺杂量子点层，在此不限定。
在一些实施例中，还可将S232和S241合并，由此该制备方法制备得到的成像器件中，同一第二类型掺杂量子点层被相邻的第一二极管和第二二极管共用，从而简化了成像器件的膜层结构，便于其轻薄化设计。
在一些实施例中，还可将S242和S251合并，该制备方法制备的成像器件，第一二极管和其上面相邻的第二二极管共用同一个第一光敏量子点层，从而简化了成像器件的膜层结构，便与其薄型化和轻量化设计。
在一些实施例中，如图4和图5所示，示出了形成光敏量子点层的细化流程。其中，图4为图3所示成像器件的制备方法中S242的细化流程示意图，图5为图3所示成像器件的制备方法中S231/S251的细化流程示意图。
参照图4，形成第一光敏量子点层，包括：
S2421、配置第一光敏量子点层前驱液。
其中，以HgTe量子点为例，第一光敏量子点层前驱液的配置方法包括：将HgTe量子点溶于氯苯与乙酸丁酯混合溶剂中；HgTe量子点的浓度为10～50mg/mL；氯苯和乙酸丁酯的体积比为1:2～1:2，优选1:4。
HgTe量子点的合成方法不同，所合成的HgTe量子点的响应波段不同，可根据所制备的成像器件的需求选择A型号HgTe量子点、B型号HgTe量子点和C型号HgTe量子点中的一种或几种。A型号HgTe量子点的响应波段为短波红外，截至波长为2-2.5μm；B型号HgTe量子点响应波段为中波红外，截至波长为3-5μm；C型号HgTe量子点的响应波段为近红外，截至波长为1.5-2μm。
S2422、旋涂或者滴涂，以形成第一光敏量子点层。
其中，在导电基底上旋涂或滴涂第一光敏量子点层前驱液，旋涂参数为转速3000rpm，时间30s，形成一层HgTe量子点膜；然后将乙二硫醇、37％的浓盐酸、异丙醇的混合溶液(乙二硫醇、37％的浓盐酸、异丙醇的体积比为1:1:50)滴在HgTe量子点膜上进行配体交换，反应时间10s；清洗，重复上述步骤5～9次，得到含有6～10层HgTe量子点膜的第一光敏量子点层；第一光敏量子点层的厚度为200～400nm。
参照图5，形成第二光敏量子点层，包括：
S2311、配置第二光敏量子点层前驱液。
其中，以HgTe量子点为例，第二光敏量子点层前驱液的配置方法包括：将HgTe量子点溶于氯苯与乙酸丁酯混合溶剂中；HgTe量子点的浓度为10～50mg/mL；氯苯和乙酸丁酯的体积比为1:2～1:2，优选1:4。
HgTe量子点的合成方法不同，所合成的HgTe量子点的响应波段不同，可根据所制备的成像器件的需求选择A型号HgTe量子点、B型号HgTe量子点和C型号HgTe量子点中的一种或几种。A型号HgTe量子点的响应波段为短波红外，截至波长为2-2.5μm；B型号HgTe量子点响应波段为中波红外，截至波长为3-5μm；C型号HgTe量子点的响应波段为近红外，截至波长为1.5-2μm。
S2312、旋涂或者滴涂，以形成第二光敏量子点层。
其中，在导电基底上旋涂或滴涂第二光敏量子点层前驱液，旋涂参数为转速3000rpm，时间30s，形成一层HgTe量子点膜；然后将乙二硫醇、37％的浓盐酸、异丙醇的混合溶液(乙二硫醇、37％的浓盐酸、异丙醇的体积比为1:1:50)滴在HgTe量子点膜上进行配体交换，反应时间10s；清洗，重复上述步骤5～9次，得到含有6～10层HgTe量子点膜的第二光敏量子点层；第二光敏量子点层的厚度为200～400nm。
在一些实施例中，如图6所示，为图3所示成像器件的制备方法中S232/S241/S252的细化流程示意图。参照图6，形成第二类型掺杂量子点层，包括：
S2321、配置第二类型掺杂量子点层前驱液。
其中，P型第二类型掺杂量子点层设置为Ag2Te纳米颗粒、氧化锌ZnO纳米颗粒或SnO2纳米颗粒中的一种或几种。
以Ag2Te纳米颗粒为例，第二类型掺杂量子点层型前驱液的配置方法包括：将Ag2Te纳米颗粒溶于正己烷与辛烷混合溶剂中，Ag2Te纳米颗粒的浓度为5～10mg/mL，正己烷与辛烷的体积比为1:4～1:15，优选1:9，或者正己烷与辛烷的体积比为1:2～1:8，优选1:4。
S2322、旋涂，以形成第二类型掺杂量子点层。
其中，在第一光敏量子点层或第二二极管上旋涂第二类型掺杂量子点层前驱液，旋涂参数为转速2000～4000rpm，优选3000rpm，时间30s，得到一层Ag2Te纳米颗粒层；将10mmol/L氯化汞溶液(溶剂为甲醇)滴在Ag2Te纳米颗粒层上进行固态阳离子交换，反应10s；接着将异丙醇滴在Ag2Te纳米颗粒层上旋涂清洗，重复上述步骤5～9次，得到第二层碲化银纳米颗粒层。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种成像器件，该成像器件可采用上述实施例提供的任一种制备方法制备得到，具有对应的有益效果，相同之处可参照上文理解，后文中不赘述。
下面结合图7-图14，对本公开实施例提供的成像器件进行示例性说明。
示例性地，如图7所示，为本公开实施例提供的一种成像器件的结构示意图。参照图7，该成像器件自下而上依次为导电基底层110、第一个第二二极管130、第一个第一二极管120、第二个第二二极管130和金属顶电极140；其中第一二极管120和第二二极管130依次间隔设置。当第一二极管120在第一方向电压下导通时，第一二极管120工作，两个第二二极管130不工作，此时成像器件处于单波段探测工作模式；当两个第二二极管130在第二方向电压下导通时，两个第二二极管130工作，第一二极管120工作不工作，此时成像器件处于融合探测工作模式；通过调制成像器件外部电源的偏压方向即可实现两种探测模式的切换。
示例性地，如图8所示，为本公开实施例提供的另一种成像器件的结构示意图。参照图8，该成像器件自下而上依次为导电基底层110、第一个第二二极管130、第一个第一二极管120、第二个第二二极管130、第二个第一二极管120和金属顶电极140；其中第一二极管120和第二二极管130依次间隔设置。当第一二极管120在第一方向电压下导通时，第一二极管120工作，第二二极管130不工作，此时成像器件处于双波段融合模式；当第二二极管130在第二方向电压下导通时，第二二极管130工作，第一二极管120工作不工作，此时成像器件处于双波段融合模式；通过调制成像器件外部电源的偏压方向，可实现双波段融合与双波段融合两种探测模式的切换。
能够理解的是，图7仅示例性地示出了该成像器件包括一个第一二极管120和两个第二二极管130，图8仅示例性地示出了该成像器件包括两个第一二极管120和两个第二二极管130，但并不构成对本公开实施例提供的成像器件的制备方法的限定。在其他实施方式中，第一二极管120和第二二极管130的数量还可以是三个、四个或更多个，还可根据成像器件的需求灵活设置，在此不限定。
示例性地，如图9所示，为本公开实施例提供的又一种成像器件的结构示意图。参照图9，该成像器件自下而上依次为第一类型导电基底层110、第一个第二二极管130、第一个第一二极管120、第二个第二二极管130和金属顶电极140；在第一二极管120中，第一光敏量子点层121位于第二类型掺杂量子点层132背离第一类型导电基底层110的一侧；在两个第二二极管130中，第二光敏量子点层131位于第二类型掺杂量子点层132朝向第一类型导电基底层110的一侧；如此，第一个第二二级管130的第二类型掺杂量子点层132与第一二极管120的第二类型掺杂量子点层132相邻，第一二极管120的第一光敏量子点层121与第二个第二二极管130的第二光敏量子点层131相邻。
示例性地，如图10或图11所示，为本公开实施例提供的又一种成像器件的结构示意图。参照图10或图11，该成像器件自下而上依次为第一类型导电基底层110、第一个第二二极管130、第一二极管120、第二个第二二极管130和金属顶电极140；第一个第二二极管130和第一二极管120共用同一个第二类型掺杂量子点层132；该成像器件自下而上依次为第一类型导电基底层110、第一个第二光敏量子点层131、第一个第二类型掺杂量子点层132、第一光敏量子点层121、第二个第二光敏量子点层131、第二个第二类型掺杂量子点层132和金属顶电极140。
示例性地，如图11所示，该成像器件自下而上依次为第一类型导电基底层110、第一个第二光敏量子点层131、第一个第二类型掺杂量子点层132、第一光敏量子点层121、第二个第二光敏量子点层131、第二个第二类型掺杂量子点层132和金属顶电极140；其中，第一类型导电基底层110为N型的ITO基底；第一个第二光敏量子点层131为A型HgTe量子点，第一光敏量子点层121为B型HgTe量子点，第二个第二光敏量子点层131为C型HgTe量子点；第一个第二类型掺杂量子点层132和第二个第二类型掺杂量子点层132为P型Ag2Te掺杂量子点层；金属顶电极140为金(Au)电极。
能够理解的是，图11仅示例性地示出了金属顶电极140为金电极，但并不构成对本公开实施例提供的成像器件的限定。在其他实施方式中，金属顶电极140还可设置为银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)或镍铬合金电极中的一种，或者其本领域技术人员可知的其它导电材料所形成的电极，在此不限定。
示例性地，如图12或图13所示，为本公开实施例提供的又一种成像器件的结构示意图。参照图12或图13，该成像器件自下而上依次为第一类型导电基底层110、第二光敏量子点层131、第一个第二类型掺杂量子点层132、第一光敏量子点层121、第二个第二类型掺杂量子点层132和金属顶电极140。其中，第二光敏量子点层131和第一个第二类型掺杂量子点层132构成第一个第二二极管130，第一个第二类型掺杂量子点层132和第一光敏量子点层121构成的第一二极管120，第一光敏量子点层121和第二个第二类型掺杂量子点层132构成第二个第二二极管130，即第一个第二二极管130和第一二极管120共用一个第二类型掺杂量子点层132，第一二极管120和第二个第二二极管130共用一个第一光敏量子点层121。
示例性地，如图13所示，该成像器件自下而上依次为第一类型导电基底层110、第二光敏量子点层131、第一个第二类型掺杂量子点层132、第一光敏量子点层121、第二个第二类型掺杂量子点层132和金属顶电极140。其中，第一类型导电基底层110为N型的ITO基底；第二光敏量子点层131为A型HgTe量子点，第一光敏量子点层121为B型HgTe量子点；第一个第二类型掺杂量子点层132和第二个第二类型掺杂量子点层132为P型Ag2Te掺杂量子点层；金属顶电极140为金(Au)电极。
需要说明的是，图11和13仅示例性地示出了第一光敏量子点层121设置为A型HgTe量子点，第二光敏量子点层131设置为B型HgTe量子点层/C型HgTe量子点层，但并不构成对本公开实施例的限定。在其他实施例中，第一光敏量子点层和第二光敏量子点层还可设置为本领域技术人员可知的其他光敏材料，在此不限定。
示例性地，如图14所示，为本公开实施例提供的一种成像器件的工作原理示意图。参照图14，该成像器件自下而上依次为第一类型导电基底层110、第二光敏量子点层131、第一个第二类型掺杂量子点层132、第一光敏量子点层121、第二个第二类型掺杂量子点层132和金属顶电极140。图中左侧为该成像器件的等效电路图，其中，第二光敏量子点层131和第一个第二类型掺杂量子点层132等效于第一个第二二极管130，第一个第二类型掺杂量子点层132和第一光敏量子点层121等效于第一二极管120，第一光敏量子点层121和第二个第二类型掺杂量子点层132等效于第二个第二二极管130，且第一二极管120和第二二极管130的导通方向不同。当成像器件两端的偏压方向为正向偏压时(如图14所示)，第一个第二二极管130和第二个第二二极管130位于反向偏置区，两个第二二极管130处于工作状态，此时成像器件处于融合探测工作模式；当成像器件两端的偏压方向为反向偏压时，中间的第一二极管120位于反向偏置区，第一二极管120处于工作状态，此时成像器件处于单波段探测工作模式；通过调制偏压方向，可实现双波段融合与双波段融合两种探测模式的切换。
在一些实施例中，如图11或图13所示，该成像器件的所有第一二极管的响应波段各不相同；所有第二二极管的响应波段各不相同。如此设置，可实现不同波段融合探测的切换。
示例性地，如图11所示，该成像器件包括一个第一二极管120和两个第二二极管130。其中，第一二极管120的第一光敏量子点层121为B型HgTe量子点，其响应波段为中波红外，截至波长为3-5μm；第一个第二二极管130的第二光敏量子点层131为A型号HgTe量子点，其响应波段为短波红外，截至波长为2-2.5μm；第二个第二二极管130的第二光敏量子点层131为C型号HgTe量子点的响应波段为近红外，截至波长为1.5-2μm。通过调制偏压方向，可实现单波段(中波红外)和双波段(近红外/短波红外)融合探测模式的切换。
示例性地，如图13所示，该成像器件包括一个第一二极管120和两个第二二极管130。其中，第一二极管120和第二个第二二极管130的第一光敏量子点层121为B型HgTe量子点，其响应波段为中波红外，截至波长为3-5μm；第一个第二二极管130的第二光敏量子点层131为A型号HgTe量子点，其响应波段为短波红外，截至波长为2-2.5μm。通过调制偏压方向，可实现单波段(中波红外)和双波段(短波/中波红外)融合探测模式的切换；第二个第二二极管的响应波段与第一二极管的响应波段相同，还可实现对比探测。
本公开实施例还提供了一种成像阵列的制备方法，如图15所示，为本公开实施例提供的一种成像阵列的制备方法的流程示意图。参照图15，该制备方法包括：
S310、提供导电基底层。
其中，导电基底层为硅基读出电路，其包含内部电信号转移、放大、寻址、读出等功能电路。
S320、在导电基底层上形成像素电极。
其中，像素电极设置为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化镓锌(GZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)、氧化铝锌(AZO)和碳纳米管中的一种或几种。
S330、在像素电极上形成层叠的功能膜层，以形成层叠设置的光电二极管。
其中，光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管第一二极管和第二二极管依次间隔设置；
各第一二极管在第一方向电压下导通，各第二二极管在第二方向电压下导通；第一方向电压和第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。
S340、在光电二极管背离像素电极的一侧形成公共地电极。
其中，公共地电机为金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)或镍铬合金电极中的一种，或者其本领域技术人员可知的其它导电材料所形成的电极，在此不限定。
在一些实施例中，如图16所示，为本公开实施例提供的另一种成像阵列的制备方法的流程示意图。参照图16，该制备方法包括：
S410、提供导电基底层。
S420、在导电基底层上形成像素电极和公共地电极。
其中，公共地电极为网格状电极，且各像素电极分别位于网格状电极的格子内；由于像素电极被网格状公共地电极的格子包围，相当于像素电极被环周的地电极包围，因此由像素电极指向地电极的电场方向为由像素电极发散状地指向其环周的地电极。
示例性地，网格状公共地电极可为公共地电机为金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)或镍铬合金电极中的一种，或者其本领域技术人员可知的其它导电材料所形成的电极，在此不限定。
S430在像素电极和公共地电极上形成层叠的功能膜层，以形成层叠设置的光电二极管。
其中，光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管第一二极管和第二二极管依次间隔设置；各第一二极管在第一方向电压下导通，各第二二极管在第二方向电压下导通；第一方向电压和第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。
本公开实施例还提供了一种成像阵列，该成像阵列是基于上述两种成像阵列的制备方法中的任一种制备而成，具有对应的有益效果，在此不赘述。
示例性地，如图17所示，为本公开实施例提供的一种成像阵列的结构示意图。参照图17，该成像阵列自下而上依次为导电基底层110、像素电极150、第二光敏量子点层131、第一个第二类型掺杂量子点层132、第一光敏量子点层121、第二个第二类型掺杂量子点层132和公共地电极160；层叠设置的光电二极管(包括第二光敏量子点层131、第一个第二类型掺杂量子点层132、第一光敏量子点层121、第二个第二类型掺杂量子点层132)位于公共地电极160与像素电极150之间；公共地电极160为整面电极，与导电基底层110连接并接地。
在其他实施方式中，成像阵列还可外接电源、配合透镜等光学元件，实现光学探测，在此不赘述也不限定。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种成像器件的制备方法，其特征在于，包括：
提供量子点光敏材料；
基于所述量子点光敏材料，形成层叠设置的光电二极管；
其中，所述光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管，所述第一二极管和所述第二二极管依次间隔设置；
各所述第一二极管在第一方向电压下导通，各所述第二二极管在第二方向电压下导通；所述第一方向电压和所述第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述形成层叠设置的光电二极管，包括：
依次形成第一个第二二极管、第一个第一二极管、第二个第二二极管、……、第N-1个第一二极管以及第N个第二二极管；其中，N为整数，且N≥2；
或者
依次形成第一个第二二极管、第一个第一二极管、第二个第二二极管、……、第M个第二二极管以及第M个第一二极管；其中，M为整数，且M≥2。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在形成层叠设置的光电二极管之前，还包括：
提供第一类型导电基底层；
其中，形成所述第二二极管包括：
在第一类型导电基底层或者第一二极管上形成第二光敏量子点层；
在第二光敏量子点层上形成一第二类型掺杂量子点层；
其中，形成所述第一二极管包括：
在第二二极管上形成一第二类型掺杂量子点层；
在第二类型掺杂量子点层上形成第一光敏量子点层；
其中，所述第一类型和所述第二类型分别为P型和N型中的一种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，形成第一光敏量子点层，包括：
配置第一光敏量子点层前驱液；
旋涂或者滴涂，以形成第一光敏量子点层；
和/或
形成第二光敏量子点层，包括：
配置第二光敏量子点层前驱液；
旋涂或者滴涂，以形成第二光敏量子点层。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，形成第二类型掺杂量子点层，包括：
配置第二类型掺杂量子点层前驱液；
旋涂，以形成第二类型掺杂量子点层。
6.一种成像器件，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的方法制备而成。
7.根据权利要求6所述的成像器件，其特征在于，所有所述第一二极管的响应波段各不相同；
所有所述第二二极管的响应波段各不相同。
8.一种成像阵列的制备方法，其特征在于，包括：
提供导电基底层；
在所述导电基底层上形成像素电极；
在所述像素电极上形成层叠的功能膜层，以形成所述层叠设置的光电二极管；
在所述光电二极管背离所述像素电极的一侧形成公共地电极；
其中，所述光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管所述第一二极管和所述第二二极管依次间隔设置；
各所述第一二极管在第一方向电压下导通，各所述第二二极管在第二方向电压下导通；所述第一方向电压和所述第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。
9.一种成像阵列的制备方法，其特征在于，包括：
提供导电基底层；
在所述导电基底层上形成像素电极和公共地电极；其中，所述公共地电极为网格状电极，且各所述像素电极分别位于所述网格状电极的格子内；
在所述像素电极和公共地电极上形成层叠的功能膜层，以形成所述层叠设置的光电二极管；
其中，所述光电二极管包括至少一个第一二极管和至少两个第二二极管所述第一二极管和所述第二二极管依次间隔设置；
各所述第一二极管在第一方向电压下导通，各所述第二二极管在第二方向电压下导通；所述第一方向电压和所述第二方向电压分别为正向电压和反向电压中的一种。
10.一种成像阵列，其特征在于，基于权利要求8或9所述的方法制备而成。
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