CN115497971A - 短波红外焦平面传感器及其制作方法、短波红外探测器 - Google Patents

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陈紫霄
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崔颂
彭志良
王迎姿
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Abstract

本发明实施例提供一种短波红外焦平面传感器及其制作方法、短波红外探测器。短波红外焦平面传感器包括TFT背板和设于其上的胶体量子点光电转换层，胶体量子点光电转换层在TFT背板上的正投影覆盖TFT背板的感应区，并用于感应短波红外光。TFT背板包括衬底基板，以及设置于衬底基板的感应区的薄膜晶体管层；薄膜晶体管层设置在衬底基板和胶体量子点光电转换层之间，且包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管对应一个像素。胶体量子点光电转换层朝向TFT背板的一侧设有多个偏置电极，背向TFT背板的一侧设有公共电极。每个偏置电极对应一个薄膜晶体管；公共电极覆盖胶体量子点光电转换层，公共电极与偏置电极同种材料制作。

Description

短波红外焦平面传感器及其制作方法、短波红外探测器
技术领域
本申请涉及红外成像技术领域，特别是涉及一种短波红外焦平面传感器及其制作方法、短波红外探测器。
背景技术
随着近代科学的发展，人们认识到温度不为绝对零度的物体都会辐射电磁波，室温下大部分物体辐射波处在红外波段。于是，红外辐射成像方式成为一种全新的探测方式，红外成像技术利用红外光电系统将接收到的红外辐射进行光电转换，转为人眼可察觉图像。红外光谱分为：近红外、短波红外、中波红外、长波红外，甚至长波红外、远红外和亚毫米波，其中近红外的波长范围为0.76微米～1.1微米，短波红外的波长范围为1微米～3微米，中波红外的波长范围为3微米～6微米，长波红外的波长范围为6微米～15微米，长波红外的波长范围为15微米～30微米，远红外的波长范围为30微米～100微米，亚毫米波的波长范围为100微米～1000微米。红外光谱位于可见光谱与微波频谱之间，且短波红外成像技术兼具可见光反射光成像以及长波红外成像等特点，在微光夜视、透雾霾成像、食品色选、半导体检测等领域具有广泛的应用前景。可见光成像具有能够展现物体的阴影、反差等特点，长波红外成像具有包含分子振动信息、物体热信息等特点。
目前，传统短波红外焦平面传感器一般采用铟镓砷材料，制备后的探测器阵列通过铟柱倒装键合工艺与硅基读出电路互联，半导体外延生长成本高，倒装键合成功率低，导致采用铟镓砷材料制备的短波红外焦平面传感器的造价高昂，严重影响了短波红外焦平面传感器的广泛应用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种短波红外焦平面传感器及短波红外探测器，以降低短波红外焦平面传感器的生产成本。具体技术方案如下：
本申请实施例第一方面提供一种短波红外焦平面传感器，包括TFT背板和设于TFT背板上的胶体量子点光电转换层，所述胶体量子点光电转换层在所述TFT背板上的正投影覆盖所述TFT背板的感应区，所述胶体量子点光电转换层用于感应短波红外光；所述TFT背板包括衬底基板，以及设置于所述衬底基板的感应区的薄膜晶体管层；所述薄膜晶体管层，设置在所述衬底基板和所述胶体量子点光电转换层之间，且所述薄膜晶体管层包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管对应一个像素；所述胶体量子点光电转换层，朝向所述TFT背板的一侧设有多个偏置电极，每个所述偏置电极对应一个所述薄膜晶体管；所述胶体量子点光电转换层背向所述TFT背板的一侧设有公共电极，所述公共电极覆盖所述胶体量子点光电转换层，所述公共电极与所述偏置电极采用同种材料制作，以使所述公共电极与所述偏置电极通过所述胶体量子点光电转换层导通。
在本实施例中，光电转换层由胶体量子点构成，通过调控量子点的材料以及尺寸，使得光电转换层能够感应短波红外光，短波红外光的波长范围为1微米～3微米，短波红外成像兼具可见光反射成像以及长波红外成像等特点，在微光夜视、透雾霾成像、食品色选、半导体检测等领域具有广泛的应用前景。其中，可见光成像具有能够展现物体的阴影、反差等特点，长波红外成像具有包含分子振动信息、物体热信息等特点。
在胶体量子点光电转换层朝向TFT背板的一侧设置多个偏置电极，并在胶体量子点光电转换层背向TFT背板的一侧设有公共电极，公共电极覆盖感应区。其中，每个偏置电极对应一个像素，每个像素包括一个薄膜晶体管，公共电极与偏置电极通过胶体量子点光电转换层导通。当公共电极与偏置电极采用同一材料制作时，位于公共电极和偏置电极之间的胶体量子点光电转换层则相当于导体，因此公共电极与偏置电极可以同胶体量子点光电转换层直接导通。当偏置电极上施加偏置电压后，偏置电极与公共电极之间形成电场，由于每个像素内均设有一个偏置电极，每个偏置电极对应一个薄膜晶体管，每个像素内的偏置电极与公共电极之间的距离都是相等的。因此，每个像素内的电场分布会更加均匀，能够提高采图质量，从而提高短波红外焦平面传感器的分辨率。
采用胶体量子点制备短波红外焦平面传感器中的光电转换层，可以通过一次热注实现材料合成，且在实现胶体量子点光电转换层与读出电路互联时，可以采用液相耦合技术，液相耦合技术包括旋涂、喷涂、刮涂、丝网印刷等多种方式。具体地，是指将悬浮有胶体量子点的胶体溶液通过旋涂、喷涂、刮涂或者丝网印刷的方式涂覆于背板TFT上，且覆盖于偏置电极之上，使得偏置电极与公共电极通过胶体量子点光电转换层直接导通。采用液相耦合技术实现胶体量子点光电转换层与读出电路的互联，相比于传统技术中采用铟镓砷材料制备的短波红外焦平面传感器而言，能够大幅降低工艺难度及成本，对开辟短波红外探测器低成本民用级市场具有重大意义。这是由于传统铟镓砷材料制备的短波红外焦平面传感器，其制备后的探测器阵列需要通过铟柱倒装键合工艺与硅基读出电路互联，半导体外延生长成本高，倒装键合成功率低，造价高。
另外，根据本申请实施例的短波红外焦平面传感器，还可具有如下技术特征：
在一种实施例中，所述胶体量子点光电转换层所用的短波红外光电转换材料为HgTe或者PbS半导体量子点。
在一种实施例中，所述胶体量子点光电转换层朝向所述TFT背板的一侧设有像素电极，所述像素电极与所述公共电极之间的所述胶体量子点光电转换层形成PI结。
在一种实施例中，所述偏置电极和所述像素电极同层设置，所述偏置电极与所述像素电极的嵌于所述胶体量子点光电转换层内。
在一种实施例中，所述胶体量子点光电转换层包括本征半导体层和P型半导体层，以使所述胶体量子点光电转换层在所述像素电极和所述公共电极之间形成PI结，且所述本征半导体层设于靠近所述衬底基板的一侧。
在一种实施例中，所述偏置电极包括第一导电层，所述像素电极包括第二导电层，所述第一导电层为金、银、铝、锂中的一者，所述第二导电层为氧化铟锡或者氧化铟锌。
在一种实施例中，所述偏置电极和所述像素电极均还包括第三导电层，所述第三导电层分别设于所述第一导电层和所述第二导电层靠近所述衬底基板的一侧，所述第三导电层为单层钼、单层铝或者两层钼以及位于两层钼之间的一层铝。
在一种实施例中，所述薄膜晶体管包括：设于衬底基板一侧的栅极和有源层，以及与所述有源层电连接的源极和漏极；所述源极与所述漏极分别与所述有源层接触电连接，所述像素电极与所述源极过孔电连接。
在一种实施例中，所述TFT背板还包括围绕所述感应区的周边区，所述TFT背板的感应区包括多条偏置电极连接线、数据线和扫描线，所述数据线与所述扫描线交叉设置，所述周边区包括偏置环和COF端口，所述偏置电极连接线用于将沿所述衬底基板长度方向的多个偏置电极电连接，所述偏置电极连接线与所述偏置环电连接，所述偏置环通过所述COF端口与ROIC电连接；
多个所述薄膜晶体管的栅极与所述扫描线电连接，所述扫描线通过所述COF端口与Gate IC电连接；多个所述薄膜晶体管的源极与所述数据线电连接，所述数据线通过所述COF端口与所述ROIC电连接。
在一种实施例中，所述衬底基板上还设有存储电容电极，所述存储电容电极与所述栅极间隔设置，所述存储电容电极与所述漏极构成储存电容。
本申请实施例第二方面提供一种短波红外探测器，所述红外探测器包括以上所述的短波红外焦平面传感器。
本申请实施例第三方面提供一种短波红外焦平面传感器的制作方法，用于制作以上所述的短波红外焦平面传感器，包括以下步骤：
提供所述TFT背板，所述TFT背板包括衬底和在所述衬底基板上依次沉积的栅极、有源层以及和所述有源层电连接的源极和漏极以及覆盖所述源极和所述漏极的平坦层；
在所述TFT背板的所述平坦层上制作所述偏置电极和所述像素电极，所述像素电极与所述漏极过孔连接；
在所述像素电极和所述偏置电极上方沉积胶体量子点光电转换层，所述胶体量子点光电转换层在所述TFT背板的正投影覆盖所述TFT的感应区；
在所述胶体量子点光电转换层的上方沉积所述公共电极。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本申请实施例所提供的短波红外焦平面传感器在一种实施例中的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的短波红外焦平面传感器的像素截面图；
图3为本申请实施例所提供的短波红外焦平面传感器的2*2像素俯视图；
图4为本申请实施例所提供的短波红外焦平面传感器在一种实施例中的TFT背板等效电路图。
附图标记如下：10-感应区；20-周边区；30-TFT背板；31-衬底基板；32-有源层；33-源极；34-漏极；35-栅极；36-存储电容电极；37-层间绝缘层，38-平坦层；381-第一平坦层；382-第二平坦层；383-第三平坦层；39-金属走线；40-胶体量子点光电转换层；41-偏置电极；411-第一导电层；42-像素电极；421-第二导电层；43-公共电极；44-本征半导体层；45-P型半导体层；46-第三导电层；50-ROIC；60-Gate IC；70-COF端口；80-第一端口；90-第二端口；P-偏置环；P1-偏置电极连接线；D-数据线；G-扫描线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例第一方面提供一种短波红外焦平面传感器，如图1所示，短波红外焦平面传感器包括感应区10和周边区20，在周边区20通过COF端口70与控制感应区10工作的Gate IC(驱动IC)60和ROIC(Read Out IC，读出IC)50电连接。在ROIC 50的另一端设有第一端口80，第一端口80用于与驱动读取电路板电连接，电路板可以通过USB接口与读取设备电连接，在Gate IC 60的另一端设有第二端口90，第二端口90用于与电路板电连接，其中第一端口80和第二端口90可以连接同一块电路板。
具体地，如图2所示，包括TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)背板30和设于TFT背板30上的胶体量子点光电转换层40，胶体量子点光电转换层40在TFT背板30上的正投影覆盖TFT背板30的感应区10，胶体量子点光电转换层40用于感应短波红外光。TFT背板30包括衬底基板31，以及设置于衬底基板31的感应区10的薄膜晶体管层；薄膜晶体管层设置在衬底基板31和胶体量子点光电转换层40之间，且薄膜晶体管层包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管对应一个像素。如图3所示，胶体量子点光电转换层40朝向TFT背板30的一侧设有多个偏置电极41，每个偏置电极41对应一个薄膜晶体管；胶体量子点光电转换层40背向TFT背板30的一侧设有公共电极43，公共电极43在TFT背板30的正投影覆盖胶体量子点光电转换层40感应区10，公共电极43与偏置电极41采用同种材料制作，以使公共电极43与偏置电极41通过胶体量子点光电转换层40导通。
在本实施例中，胶体量子点光电转换层40均匀分散有胶体量子点，通过调控胶体量子点的材料以及尺寸，使得胶体量子点光电转换层40能够感应短波红外光，短波红外光的波长范围为1微米～3微米，短波红外成像兼具可见光反射成像以及长波红外成像等特点，在微光夜视、透雾霾成像、食品色选、半导体检测等领域具有广泛的应用前景。其中，可见光成像具有能够展现物体的阴影、反差等特点，长波红外成像具有包含分子振动信息、物体热信息等特点。
如图2所示，在胶体量子点光电转换层40朝向TFT背板30的一侧设置多个偏置电极41，并在胶体量子点光电转换层40背向TFT背板30的一侧设有公共电极43，公共电极43覆盖感应区10。其中，如图3所示，每个偏置电极41对应一个像素，每个像素包括一个薄膜晶体管，公共电极43与偏置电极41通过胶体量子点光电转换层40导通。当公共电极43与偏置电极41采用同一材料制作时，位于公共电极43和偏置电极41之间的胶体量子点光电转换层40则相当于导体，因此公共电极43与偏置电极41可以同胶体量子点光电转换层40直接导通。当偏置电极41上施加偏置电压后，偏置电极41与公共电极43之间形成电场，由于每个像素内均设有一个偏置电极41，每个偏置电极41对应一个薄膜晶体管，每个像素内的偏置电极41与公共电极43之间的距离都是相等的。因此，每个像素内的电场分布会更加均匀，能够改善采图质量，从而提高短波红外焦平面传感器的分辨率。
采用胶体量子点制备短波红外焦平面传感器中的光电转换层，可以通过一次热注实现材料合成，且在实现胶体量子点光电转换层40与读出电路互联时，可以采用液相耦合技术，液相耦合技术包括旋涂、喷涂、刮涂、丝网印刷等多种方式。具体地，是指将悬浮有胶体量子点的胶体溶液通过旋涂、喷涂、刮涂或者丝网印刷的方式涂覆于背板TFT上，且覆盖于偏置电极41之上，使得偏置电极41与公共电极43通过胶体量子点光电转换层40直接导通。采用液相耦合技术实现胶体量子点光电转换层40与读出电路的互联，相比于传统技术中采用铟镓砷材料制备的短波红外焦平面传感器而言，能够大幅降低工艺难度及成本，对开辟短波红外探测器低成本民用级市场具有重大意义。这是由于传统铟镓砷材料制备的短波红外焦平面传感器，其制备后的探测器阵列需要通过铟柱倒装键合工艺与硅基读出电路互联，半导体外延生长成本高，倒装键合成功率低，造价高。
具体地，胶体量子点光电转换层40所用的短波红外光电转换材料为HgTe(碲化汞)或者PbS(硫化铅)半导体材料。
HgTe或者PbS半导体材料制成的胶体量子点光电转换层40适合用于可见光和短波红外光的吸收，因此能够提高胶体量子点光电转换层40对可见光和短波红外光的转化效率，刺激胶体量子点光电转换层40产生更多的光生载流子，提高光生载流子定向移动形成的电流强度，从而提高短波红外焦平面传感器的电信号的强度，提高短波红外焦平面传感器的分辨率。
更具体地，如图2所示，胶体量子点光电转换层40朝向TFT背板30的一侧设有像素电极42，像素电极42与公共电极43之间的胶体量子点光电转换层40形成PI(Positve-Intrinsic)结。
在本实施例中，像素电极42设于胶体量子点光电转换层40朝向TFT背板30的一侧，使得像素电极42和公共电极43分别位于胶体量子点光电转换层40的两侧，由于像素电极42与公共电极43采用不同的材料，位于两者之间的胶体量子点光电转换层40则起到PI结的作用。PI结的作用与PN结类似，具有单向导通性，只是两端的半导体与PN结不同，一端为本征半导体，一端为P型半导体。当光线透过公共电极43辐照到胶体量子点光电转换层40，胶体量子点光电转换层40产生光生载流子，并在偏置电极41与公共电极43之间形成的电场作用下，形成定向电流，当定向电流满足一定条件时薄膜晶体管开启，将该电流信号通过薄膜晶体管的漏极34发送至成像设备。
在一种实施例中，如图2所示，偏置电极41和像素电极42同层设置，偏置电极41与像素电极42的嵌于胶体量子点光电转换层40内。
在本实施例中，偏置电极41与像素电极42同层设置可以少设置一层层间绝缘层37，简化短波红外焦平面的制作工艺。且将偏置电极41与像素电极42嵌于胶体量子点光电转换层40内，方便短波红外焦平面传感器制作过程中，可以直接在偏置电极41与像素电极42上沉积胶体量子点光电转换层40，从而不用再对偏置电极41与像素电极42之间的间隔进行填充。
在一种实施例中，如图2所示，胶体量子点光电转换层40包括本征半导体层44和P型半导体层45，以使胶体量子点光电转换层40在像素电极42和公共电极43之间形成PI结，且本征半导体层44设于靠近衬底基板31的一侧。
在本实施例中，本征半导体层44存在两种数量相等的载流子，即自由电子和空穴的数量相等。P型半导体是指半导体中空穴的数量远远多于自由电子的数量。本征半导体层44靠近衬底基板31设置，当光线透过公共电极43辐照到胶体量子点光电转换层40时，本征半导体内的自由电子被激发，从而向P型半导体中自发移动，并占据P型半导体中的空位，自由电子由本征半导体层44向P型半导体层45移动，形成由P型半导体指向本征半导体层44的电流，从而使薄膜晶体管导通，并将该电流信号传送出去。
在一种实施例中，如图2所示，偏置电极41包括第一导电层411，像素电极42包括第二导电层421，第一导电层411为金，第二导电层421为氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)或者氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)。
本实施例中，偏置电极41和像素电极42均有一层导电层构成，且金与氧化铟锡或者氧化铟锌均为功函数较高的材料，能够提高空穴的注入率。另外，氧化铟锡或者氧化铟锌的阻水氧能力较强，金的化学性质较稳定，不容易被空气氧化，能够提高短波红外焦平面传感器的使用寿命。
进一步地，如图2所示，偏置电极41和像素电极42均还包括第三导电层46，第三导电层46分别设于第一导电层411和第二导电层421靠近衬底基板31的一侧，第三导电层46为单层钼、单层铝或者两层钼以及位于两层钼之间的一层铝。
本实施例中，在第二导电层421的下方设置第三导电层46，第三导电层46单层钼、单层铝或者两层钼以及位于两层钼之间的一层铝，能够减小第二导电层421的方阻，有利于电荷的传输，减小电流的损耗，从而提高短波红外焦平面传感器的灵敏度。
同时在第一导电层411的下方也设置第三导电层46，偏置电极41的第三导电层46和像素电极42的第三导电层46可以同层设置，不需要再对第一导电层411下方的第三导电层46进行刻蚀，直接可以在第三导电层46的上方继续沉积第一导电层411和第二导电层421，使得偏置电极41和像素电极42的制作工艺更加简单。
具体地，如图2所示，在一种实施例中，薄膜晶体管包括设于衬底基板31一侧的栅极35和有源层32，以及与有源层32电连接的源极33和漏极34。源极33、漏极34分别与有源层32接触电连接，像素电极42与源极33过孔电连接。
本实施例中，源极33和漏极34分别与有源层32接触电连接，能够简化薄膜晶体管的制作工艺，像素电极42与漏极34过孔连接，便于灵活选择像素电极42的设置位置和尺寸。具体地，过孔设置于位于源极33之上的平坦层38中，平坦层38一方面起平坦化作用，一方面起绝缘作用，且平坦层38可以包括多层。在一种可行的实施例中，平坦层38包括沿远离衬底基板31的方向依次设置的第一平坦层381、第二平坦层382和第三平坦层383，第一平坦层381和第三平坦层383可以为氮化硅(SiNx)层，第二平坦层382可以为树脂(resin)层，像素电极42与源极33通过过孔连接，且过孔深度2.1微米左右。为了减小像素电极42的尺寸，像素电极42与源极33之间还可以设置一段金属走线39，两者通过金属走线39电连接。此外，有源层32和栅极35之间还设有层间绝缘层37，用于将有源层32和栅极35隔离。
在一种实施例中，如图4所示，TFT背板30还包括围绕感应区10的周边区20，TFT背板30的感应区10包括多条偏置电极连接线P1、数据线D和扫描线G，数据线D和扫描线G交叉设置，周边区20包括偏置环P和OCF端口，偏置电极连接线P1用于将沿衬底基板31长度方向的多个偏置电极41电连接，偏置电极连接线P1与偏置环P电连接，偏置环P通过COF端口70与ROIC 50的一端电连接，ROIC的另一端通过第一端口80与驱动读取电路板电连接。多个薄膜晶体管的栅极35与扫描线G电连接，扫描线G与Gate IC 60的一端通过COF端口70电连接，Gate IC 60的另一端与电路板通过第二端口90电连接。多个薄膜晶体管的源极33与数据线D电连接，且数据线D与ROIC 50通过COF端口70电连接。
在本实施例中，ROIC 50通过偏置环P通过偏置电极连接线P1向每个偏置电极41施加偏置电压，偏置电极41与公共电极43之间形成稳定的电场，Gate IC 60通过扫描线G向栅极35施加薄膜晶体管导通与否的信号，且只有在薄膜晶体管导通的情况下，胶体量子点光电感应层感应产生的电流才能通过像素电极42并通过与像素电极42电连接的数据线D流通至源极33，并通过有源层32流通至漏极34，通过漏极34输出，并转换成可识别的图像信息，反馈至读取设备。感应区10的多条偏置电极连接线P1用于将沿衬底基板31长度方向的多个偏置电极41电连接，如图4所示，沿行的方向将多个偏置电极41电连接，并与设于周边区20的偏置环P电连接，因此只需将偏置环P与ROIC 50电连接，即可将驱动信号发送至每个偏置电极41。数据线D和扫描线G交叉设置，如图4所示，扫描线G沿行的方向设置，数据线D沿列的方向设置，且两者相互垂直，当然也可以不垂直。ROIC 50与Gate IC 60的一端均通过COF端口70与周边区20的偏置环P、数据线D、扫描线G电连接，COF端口70除了具备连接功能，又可承载主被动组件，能够使产品更加轻薄化。如图4所示，ROIC 50可以设有多个，比如ROIC 50设有两个，ROIC 50的另一端分别通过第一端口80与读取设备电连接。
在一种实施例中，如图2所示，衬底基板31上还设有存储电容电极36，存储电容电极36与栅极35间隔设置，存储电容电极36与漏极34构成储存电容。
在本实施例中，存储电容电极36的设置，使得薄膜晶体管还可以将多余的电荷暂时储存起来，减少电荷损失，提高输出电流的强度。
本申请实施例第二方面提供一种短波红外探测器，包括以上所述的短波红外焦平面传感器。
本申请实施例中的短波红外探测器包括的短波红外焦平面传感器，包括TFT背板30和设于TFT背板30上的胶体量子点光电转换层40，TFT背板30中的每个薄膜晶体管对应一个像素，每个像素内均设有偏置电极41，当偏置电极41上施加偏置电压后，偏置电极41与公共电极43之间形成电场，由于每个像素内均设有一个偏置电极41，每个偏置电极41对应一个薄膜晶体管，每个像素内的偏置电极41与公共电极43之间的距离都是相等的，因此，每个像素内的电场分布会更加均匀，能够改善采图质量，从而提高短波红外焦平面传感器的分辨率。
本申请实施例第三方面提供一种短波红外焦平面传感器的制作方法，包括以下步骤：
S1：提供TFT背板30，TFT背板30包括衬底和在衬底基板31上依次沉积的栅极35、有源层32以及和有源层32电连接的源极33和漏极34以及覆盖源极33和漏极34的平坦层38。
S2：在TFT背板30的平坦层38上制作偏置电极41和像素电极42，像素电极42与漏极34过孔连接。
S3：在像素电极42和偏置电极41上方沉积胶体量子点光电转换层40，胶体量子点光电转换层40在TFT背板30的正投影覆盖TFT的感应区10。
S4：在胶体量子点光电转换层40的上方沉积公共电极43。
本实施例中，偏置电极41与像素电极42与TFT背板30的源极33、漏极34之间还沉积有平坦层38，平坦层38为绝缘材料，用于将偏置电极41与像素电极42和源极33和漏极34之间进行分隔，以便保证各个电极之间独立工作。在像素电极42和偏置电极41上方的胶体量子点光电转换层40，用于感应短波红外光，并将光信号转换成电信号，用于向像素电极42施加电压，并经过像素电极42输出到薄膜晶体管的漏极34，并控制薄膜晶体管开启，将电信号反馈至读取设备，读取设备根据反馈信息呈现可识别的图像。
其中平坦层38可以包括由不同的材料制成的多层，比如树脂层、氮化硅层。
进一步地，胶体量子点光电转换层40中的胶体量子点可以采用对可见光和短波红外光吸收效果较好的HgTe或者PbS半导体材料。且胶体量子点光电转换层40包括包括本征半导体层44和P型半导体层45。
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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种短波红外焦平面传感器，其特征在于，包括TFT背板和设于TFT背板上的胶体量子点光电转换层，所述胶体量子点光电转换层在所述TFT背板上的正投影覆盖所述TFT背板的感应区，所述胶体量子点光电转换层用于感应短波红外光；
所述TFT背板包括衬底基板，以及设置于所述衬底基板的感应区的薄膜晶体管层；所述薄膜晶体管层，设置在所述衬底基板和所述胶体量子点光电转换层之间，且所述薄膜晶体管层包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管对应一个像素；
所述胶体量子点光电转换层，朝向所述TFT背板的一侧设有多个偏置电极，每个所述偏置电极对应一个所述薄膜晶体管；所述胶体量子点光电转换层背向所述TFT背板的一侧设有公共电极，所述公共电极覆盖所述胶体量子点光电转换层，所述公共电极与所述偏置电极采用同种材料制作，以使所述公共电极与所述偏置电极通过所述胶体量子点光电转换层导通。
2.根据权利要求1所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，所述胶体量子点光电转换层所用的短波红外光电转换材料为HgTe或者PbS半导体量子点。
3.根据权利要求1所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，所述胶体量子点光电转换层朝向所述TFT背板的一侧设有像素电极，所述像素电极与所述公共电极之间的所述胶体量子点光电转换层形成PI结。
4.根据权利要求3所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，所述偏置电极和所述像素电极同层设置，所述偏置电极与所述像素电极的嵌于所述胶体量子点光电转换层内。
5.根据权利要求3所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，所述胶体量子点光电转换层包括本征半导体层和P型半导体层，以使所述胶体量子点光电转换层在所述像素电极和所述公共电极之间形成PI结，且所述本征半导体层设于靠近所述衬底基板的一侧。
6.根据权利要求3所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，所述偏置电极包括第一导电层，所述像素电极包括第二导电层，所述第一导电层为金、银、铝、锂中的一者，所述第二导电层为氧化铟锡或者氧化铟锌。
7.根据权利要求6所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，所述偏置电极和所述像素电极均还包括第三导电层，所述第三导电层分别设于所述第一导电层和所述第二导电层靠近所述衬底基板的一侧，所述第三导电层为单层钼、单层铝或者两层钼以及位于两层钼之间的一层铝。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：设于衬底基板一侧的栅极和有源层，以及与所述有源层电连接的源极和漏极；所述源极与所述漏极分别与所述有源层接触电连接，所述像素电极与所述源极过孔电连接。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，所述TFT背板还包括围绕所述感应区的周边区，所述TFT背板的感应区包括多条偏置电极连接线、数据线和扫描线，所述数据线与所述扫描线交叉设置，所述周边区包括偏置环和COF端口，所述偏置电极连接线用于将沿所述衬底基板长度方向的多个偏置电极电连接，所述偏置电极连接线与所述偏置环电连接，所述偏置环通过所述COF端口与ROIC电连接；
多个所述薄膜晶体管的栅极与所述扫描线电连接，所述扫描线通过所述COF端口与Gate IC电连接；多个所述薄膜晶体管的源极与所述数据线电连接，所述数据线通过所述COF端口与所述ROIC电连接。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，所述衬底基板上还设有存储电容电极，所述存储电容电极与所述栅极间隔设置，所述存储电容电极与所述漏极构成储存电容。
11.一种短波红外探测器，其特征在于，所述红外探测器包括权利要求1-10中任一项所述的短波红外焦平面传感器。
12.一种短波红外焦平面传感器的制作方法，用于制作权利要求1-10中任一项所述的短波红外焦平面传感器，其特征在于，包括以下步骤：
提供所述TFT背板，所述TFT背板包括衬底和在所述衬底基板上依次沉积的栅极、有源层以及和所述有源层电连接的源极和漏极以及覆盖所述源极和所述漏极的平坦层；
在所述TFT背板的所述平坦层上制作所述偏置电极和所述像素电极，所述像素电极与所述漏极过孔连接；
在所述像素电极和所述偏置电极上方沉积胶体量子点光电转换层，所述胶体量子点光电转换层在所述TFT背板的正投影覆盖所述TFT的感应区；
在所述胶体量子点光电转换层的上方沉积所述公共电极。
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