CN116648789A - 光电探测器、探测基板、其制作方法及探测装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供的光电探测器、探测基板、其制作方法及探测装置，包括：第一电极；半导体层，位于第一电极的一侧，且半导体层与第一电极之间具有肖特基结；本征吸收层，位于半导体层远离第一电极的一侧；第二电极，与第一电极相对而置，且第二电极与本征吸收层和半导体层的其中之一邻近设置。
Description
本公开涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种光电探测器、探测基板、其制作方法及探测装置。
光电探测器可应用于大面积X射线(X-Ray)探测、指纹识别、掌纹识别等领域，在国计民生中日益发挥着重要作用。光电探测器具有可大面积制备，工艺简单，成本低等优点，应用前景广阔。
发明内容
本公开提供的光电探测器、探测基板、其制作方法及探测装置，具体方案如下：
一方面，本公开实施例提供了一种光电探测器，包括：
第一电极；
半导体层，位于所述第一电极的一侧，且所述半导体层与所述第一电极之间具有肖特基结；
本征吸收层，位于所述半导体层远离所述第一电极的一侧；
第二电极，与所述第一电极相对而置，且所述第二电极与所述本征吸收层和所述半导体层的其中之一邻近设置。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述第二电极与所述第一电极异层相对设置，且所述第二电极与所述本征吸收层邻近设置。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述第二电极与所述第一电极同层相对设置，且所述第二电极与所述半导体层邻近设 置，所述第二电极与所述第一电极构成叉指电极。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，还包括有源层，所述有源层位于所述半导体层与所述本征吸收层之间。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述有源层在所述第一电极上的正投影、所述半导体层在所述第一电极上的正投影、以及所述本征吸收层在所述第一电极上的正投影大致重合，且所述有源层在所述第一电极上的正投影面积大于所述叉指电极的叉指区域面积。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述有源层的材料为氧化物。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述第一电极的材料包括金属材料和/或半金属材料。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述金属材料为层叠设置的钛金属和钯金属，所述半金属材料为石墨烯。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述半导体层的材料为铟镓锌氧化物或多晶硅。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述本征吸收层的材料为硒化镉/硫化锌量子点或硫化铅量子点。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述第二电极的材料为透明导电材料。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，所述透明导电材料为氧化铟锡。
另一方面，本公开实施例提供了一种探测基板，包括：
衬底基板；
多个光电探测器，在所述衬底基板上呈阵列排布，所述光电探测器为本公开实施例提供的上述光电探测器。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，还包括多个晶体管，所述多个晶体管所在层位于所述衬底基板与所述多个光电探测器所 在层之间，其中，各所述晶体管的第一极与各所述第一电极一一对应电连接。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，还包括交叉设置的多条栅线和多条数据线，其中，每条所述栅线与其延伸方向上的一排所述光电探测器对应各所述晶体管的栅极电连接，每条所述数据线与其延伸方向上的一排所述光电探测器对应各所述晶体管的第二极电连接。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述多条栅线在所述衬底基板上的正投影与所述多个光电探测器在所述衬底基板上的正投影互不交叠，所述多条数据线在所述衬底基板上的正投影与所述多个光电探测器在所述衬底基板上的正投影互不交叠。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，还包括多条偏压线，所述多条偏压线所在层位于所述多个光电探测器所在层远离所述衬底基板的一侧，其中，所述多条偏压线与所述多条数据线或所述多条栅线平行设置，且每条所述偏压线与其延伸方向上的一排所述光电探测器的各所述第二电极对应电连接。
另一方面，本公开实施例提供了一种上述探测基板的制作方法，包括：
提供一个衬底基板；
在所述衬底基板上形成阵列排布的多个光电探测器，所述光电探测器为本公开实施例提供的上述光电探测器。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述制作方法中，在所述衬底基板上形成阵列排布的多个光电探测器，具体包括：
在所述衬底基板上形成阵列排布的多个第一电极；
在每个所述第一电极上对应形成一个半导体层；
在每个所述半导体层上对应形成一个本征吸收层和一个第二电极；其中，
对应设置的所述第一电极、所述半导体层、所述本征吸收层和所述第二电极构成光电探测器。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述制作方法中，在所述衬底基板上形成阵列排布的多个光电探测器，具体包括：
在所述衬底基板上形成多个第一电极和多个第二电极，其中，所述第一电极和所述第二电极一一对应形成叉指电极；
在每个所述叉指电极上对应形成一个半导体层；
在每个所述半导体层上对应形成一个有源层和本征吸收层；其中，
对应设置的所述叉指电极、所述半导体层、所述有源层和所述本征吸收层构成光电探测器。
另一方面，本公开实施例提供了一种探测装置，包括本公开实施例提供的上述探测基板。
图1为本公开实施例提供的光电探测器的一种结构示意图；
图2为图1所示光电探测器的工作原理图；
图3为本公开实施例提供的光电探测器又一种结构示意图；
图4为图3中第一电极和第二电极的结构示意图；
图5为沿图3中I-II线的截面图；
图6为图3所示光电探测器的一种工作原理图；
图7为图3所示光电探测器的又一种工作原理图；
图8为图1所示光电探测器的伏安曲线；
图9为图3所示光电探测器的外量子效率曲线；
图10为图3所示光电探测器的伏安曲线；
图11为本公开实施例提供的探测基板的一种结构示意图；
图12为沿图4中III-IV线的截面图；
图13为本公开实施例提供的探测基板的又一种结构示意图。
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。需要 注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
相关技术中，常用的光电探测器包括层叠设置的底电极、光电转换层和顶电极，其中，光电转换层包括层叠设置的P型半导体层、本征半导体层和N型半导体层，并且P型半导体层的材料为掺杂有给体杂质的非晶硅(a-Si)材料，N型半导体层的材料为掺杂有受体杂质的a-Si材料，本征半导体层为a-Si材料。这种光电探测器的外量子效率(EQE)大约是60％～70％，同时受限于P区和N区的载流子扩散过程，以及a-Si材料内的缺陷捕获，该类光电探测器的响应速度较低。
为了解决相关技术中存在的上述技术问题，本公开实施例提供了一种光电探测器，如图1所示，包括：
第一电极101；
半导体层102，位于第一电极101的一侧，且半导体层102与第一电极101之间具有肖特基结；
本征吸收层103，位于半导体层102远离第一电极101的一侧；
第二电极104，与第一电极101相对而置，且第二电极104与本征吸收层103和半导体层102的其中之一邻近设置。
在本公开实施例提供的上述光电探测器中，本征吸收层103吸收光能(hv) 后产生电子-空穴对，基于第一电极101和第二电极104所加载的外加电场、以及肖特基结的内建电场的共同作用，光电探测器不仅可以具有较快的响应速度，还可产生内部电流增益，获得较高的外量子效率。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，如图1所示，第二电极104与第一电极101异层相对设置，且第二电极104与本征吸收层103邻近设置。在此种结构的光电探测器中，如图2所示，本征吸收层103吸收光能(hv)后，在本征吸收层103的空间电荷区A以及本征区B产生空穴h
+和电子e
-。在第一电极101和第二电极104所加载的外加电场作用下，电子e
-经过本征吸收层103的本征区B被第二电极104收集。第一电极101与半导体层102之间具有肖特基结的空间电荷区C，肖特基结的内建电场所形成的导带底为E，在叠加第一电极101和第二电极104的外加电场后形成反向肖特基结内电场，导带底降低为E’，使得空穴h
+经过本征吸收层103的空间电荷区A和反向肖特基结内电场的漂移，被快速扫出。因反向肖特基结内电场的作用较强、且空穴h
+和电子e
-在垂直方向的传输距离较短，故光电探测器整体有较快的响应速度。并且由于该非对称结构(即空穴h
+和电子e
-的不同输运机制)的设置使得在光照过程中光生空穴h
+和电子e
-的扫出速度差异，形成载流子的积累效应，光电探测器产生内部电流增益，实现了高外量子效率的光电探测。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，如图3至图5所示，第二电极104与第一电极101同层相对设置，且第二电极104与半导体层102邻近设置，第二电极104与第一电极101构成叉指电极。在此种结构的光电探测器中，如图6和图7所示，本征吸收层103吸收光能(hv)后产生电子e
--空穴h
+对。电子e
-在叉指电极的横向电场作用下漂移进行传输，被其中一半的叉指电极收集。空穴h
+分成两部分：一部分经由肖特基结的内建电场进行漂移，被另一半叉指电极收集，因此具有较快的响应速度；另一部分则在半导体层102中积累，产生内部电流增益，同时实现了高外量子效率的光电探测。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，如图3和图5所示，还可以包括有源层105，有源层105位于半导体层102与本征吸收层103之间，以利于电子e
-、空穴h
+通过有源层105向叉指电极的传输。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，如图3所示，有源层105在第一电极101上的正投影、半导体层102在第一电极101上的正投影、以及本征吸收层103在第一电极101上的正投影大致重合(即恰好重合，或在由制作工艺、测量等因素导致的误差范围内)，且有源层105在第一电极101上的正投影面积可以大于叉指电极的叉指区域面积，以增强光电探测器对光能的响应速度。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，有源层105的材料可以为氧化物，例如铟镓锌氧化物(IGZO)，以使得光电探测器具有较低的漏电流。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，第一电极101的材料可以包括金属材料和/或半金属材料，以利于第一电极101与半导体层102在接触面处形成肖特基结。可选地，金属材料可以为层叠设置的钛(Ti)金属和钯(Pd)金属等，其中钯金属与半导体层102接触，钛金属作为粘附层，在一些实施例中，钛金属可替换为金(Au)、铂(Pt)等金属；半金属材料可以为石墨烯，例如单层石墨烯等。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，与相关技术中半导体层的材料为a-Si材料不同，本公开中半导体层102的材料为铟镓锌氧化物(IGZO)或多晶硅(p-Si)。铟镓锌氧化物(IGZO)或多晶硅(p-Si)材料制作的半导体层102，一方面可以很好地与第一电极101在接触面处形成肖特基结，另一方面相较于a-Si材料制作的半导体层102，其缺陷较少，极大地降低了其对本征吸收层103所产生空穴h
+的捕获，使得本征吸收层103所产生的空穴h
+可以更快地向第一电极101漂移。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，本征吸收层103的材料可以为硒化镉/硫化锌量子点(CdSe/ZnS QD)或硫化铅量子点 (PbS QD)等光电吸收效率高、且稳定性较好的量子点(QD)。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述光电探测器中，第二电极104的材料可以为透明导电材料，以使得光照可透过第二电极104照射至本征吸收层103。可选地，透明导电材料为氧化铟锡(ITO)等。
可选地，本公开实施例提供了三种具体结构的光电探测器，其中，第一种光电探测器的第一电极101和第二电极104异层相对而置，其第一电极101的材料为层叠设置的钛金属和钯金属，钛金属的厚度大于等于
且小于等于
钯金属的厚度大于等于
且小于等于
半导体层102的材料为铟镓锌氧化物，半导体层102的厚度大于等于50nm且小于等于100nm；本征吸收层103的材料为硒化镉/硫化锌量子点，本征吸收层103的厚度大于等于50nm且小于等于70nm；第二电极104的材料为氧化铟锡，第二电极104的厚度大于等于70nm且小于等于140nm。第二种光电探测器的第一电极101和第二电极104异层相对而置，其第一电极101的材料为石墨烯，第一电极101的厚度大于0nm且小于等于1nm；半导体层102的材料为多晶硅，半导体层102的厚度大于等于50nm且小于等于100nm；本征吸收层103的材料为硫化铅量子点，本征吸收层103的厚度大于等于50nm且小于等于70nm；第二电极104的材料为氧化铟锡，第二电极104的厚度大于等于70nm且小于等于140nm。第三种光电探测器的第一电极101和第二电极104同层相对而置构成叉指电极，叉指电极的指宽大于等于3μ于且小于等于15μm，指间距大于等于5μm且小于等于30μm，第一电极101的材料为层叠设置的钛金属和钯金属，钛金属的厚度大于等于5nm且小于等于10nm，钯金属的厚度大于等于40nm且小于等于200nm；半导体层102和本征吸收层103的材料均为硒化镉/硫化锌量子点，有源层105的材料为铟镓锌氧化物，有源层105的厚度大于等于30nm且小于等于100nm。
并且，本公开还提供了第一种光电探测器的伏安(I-V)曲线，如图8所示，以及第三种光电探测器的外量子效率曲线和伏安(I-V)曲线，如图9和图10所示。在图8中的横坐标为电压(V)，纵坐标为电流(I)。由图8可以 看出，在负电压下外加电场与肖特基内建电场方向相同，在正电压下两者方向则相反；对于第一种光电探测器，需采用负的偏置电压进行驱动，以降低暗态电流。由图9和图10可见，第三种光电探测器在正的偏置电压下，具有较低的暗态漏电流和较高的亮态电流，需采用正的偏置电压进行驱动。
基于同一发明构思，本公开实施例提供了一种探测基板，由于该探测基板解决问题的原理与上述光电探测器解决问题的原理相似，因此，本公开实施例提供的该探测基板的实施可以参见本公开实施例提供的上述光电探测器的实施，重复之处不再赘述。
具体地，本公开实施例提供的一种探测基板，如图11至图13所示，包括：
衬底基板101；
多个光电探测器P，在衬底基板101上呈阵列排布(图11和图13仅示例性给出了2*2个光电探测器P)，光电探测器P为本公开实施例提供的上述光电探测器。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图11至图13所示，还可以包括多个晶体管105，多个晶体管105所在层位于衬底基板100与多个光电探测器P所在层之间，其中，各晶体管105的第一极s与各第一电极101一一对应电连接。可选地，如图11所示，晶体管105在衬底基板100上的正投影位于对应光电探测器P在衬底基板100上的正投影内，有效提高了探测像素的填充率；如图13所示，晶体管105在衬底基板100上的正投影与对应光电探测器P在衬底基板100上的正投影互不交叠，以减小晶体管105对光电探测产生的噪声影响。在具体实施时，可根据实际需要灵活设置晶体管105与光电探测器P的相对位置，在此不做具体限定。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图11和图13所示，还可以包括交叉设置的多条栅线106和多条数据线107，其中，每条栅线106与一行光电探测器P对应各晶体管105的栅极g电连接，每条数据线107与一列光电探测器P对应各晶体管105的第二极d电连接。为简化 制作工艺，节省制作成本，提高生产效率，可以使用一次构图工艺同时制备出栅线106及其电连接的各栅极g，同样也可以使用一次构图工艺同时制备出数据线107及其电连接的第二极d、以及第一极s。
可选地，晶体管105的有源层a的材料可以为非晶硅、多晶硅、氧化物等，在此不做限定。晶体管105可以为顶栅型晶体管、底栅型晶体管、双栅型晶体管等，在此也不做限定。晶体管105的第一极s为源极、第二极d为漏极，或者晶体管105的第一极s为漏极、第二极d为源极，在此不做具体区分。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图11和图13所示，多条栅线106在衬底基板100上的正投影与多个光电探测器P在衬底基板100上的正投影互不交叠，多条数据线107在衬底基板100上的正投影与多个光电探测器P在衬底基板100上的正投影互不交叠。这样可以避免光电探测器P与栅线106、数据线107之间形成耦合电容，从而有效提高了信噪比。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图11和图13所示，还可以包括多条偏压线108，多条偏压线108所在层位于多个光电探测器P所在层远离衬底基板100的一侧，其中，多条偏压线108与多条数据线107或多条栅线106平行设置(即偏压线108的延伸方向与数据线107或栅线106的延伸方向相同)，且每条偏压线108与一列光电探测器P的各第二电极104对应电连接。可选地，偏压线108可以是透明导电材料，比如铟锡氧化物(ITO)等，也可以是金属材料，比如铜、银等。当使用透明导电材料时，与光电探测器P交叠设置的偏压线108不会对光线造成阻挡，可有效的提高填充率。可选地，可通过显示区AA外围的偏压走线108’为各偏压线108统一加载偏置电压。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图12所示，还可以包括：栅绝缘层109、第一绝缘层110、第一平坦层111、第二绝缘层112、保护层113、第二平坦层114、第三绝缘层115、第三平坦层116和屏蔽电极117等，对于探测基板的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技 术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本公开的限制。
相应地，针对本公开实施例提供的上述探测基板，本公开提供了一种制作方法，包括以下步骤：
提供一个衬底基板；
在衬底基板上形成阵列排布的多个光电探测器，光电探测器为本公开实施例提供的上述光电探测器。
在一些实施例中，在本公开实施例提供的上述制作方法中，在衬底基板上形成阵列排布的多个光电探测器，具体可以通过以下两种方式进行实现：
第一种实施方式包括以下步骤：
在衬底基板上形成阵列排布的多个第一电极；
在每个第一电极上对应形成一个半导体层；
在每个半导体层上对应形成一个本征吸收层和一个第二电极；其中，
对应设置的第一电极、半导体层、本征吸收层和第二电极构成光电探测器。
第二种实施方式包括以下步骤：
在衬底基板上形成多个第一电极和多个第二电极，其中，第一电极和第二电极一一对应形成叉指电极；
在每个叉指电极上对应形成一个半导体层；
在每个半导体层上对应形成一个有源层和本征吸收层；其中，
对应设置的叉指电极、半导体层、有源层和本征吸收层构成光电探测器。
为了更好地理解本公开实施例提供的上述制作方法，以下对三种探测基板的制作过程进行详细说明。
在第一种探测基板中，光电探测器的第一电极101的材料为层叠设置的钛金属和钯金属，半导体层102的材料为铟镓锌氧化物，本征吸收层103的材料为硒化镉/硫化锌量子点，第二电极104的材料为氧化铟锡，相应的制作过程如下：
(1)在衬底基板100上通过磁控溅射工艺形成厚度大于等于
且小于 等于
的钛金属层，并在钛金属层上形成厚度大于等于
且小于等于
的钯金属层。
(2)在钯金属层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得用于制作第一电极101的光刻胶图案。
(3)以光刻胶图案为遮挡，对层叠设置的钛金属层和钯金属层进行刻蚀，以形成阵列排布的多个第一电极101。
(4)采用剥离(liftoff)工艺去除光刻胶图案。
(5)在各所述第一电极101所在层上，形成厚度大于等于50nm且小于等于100nm的铟镓锌氧化物层。
(6)在铟镓锌氧化物层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得用于制作半导体层102的光刻胶图案。
(7)以光刻胶图案为遮挡，对铟镓锌氧化物层进行刻蚀，以形成与各所述第一电极101一一对应层叠设置的半导体层102。
(8)采用剥离工艺去除光刻胶图案。
(9)在各半导体层102上旋涂厚度大于等于50nm且小于等于70nm的硒化镉/硫化锌量子点层，并在大于等于90℃且小于等于130℃的温度下，对硒化镉/硫化锌量子点层进行烘烤至定型。
(10)在硒化镉/硫化锌量子点层上形成厚度大于等于70nm且小于等于140nm的氧化铟锡层。
(11)在氧化铟锡层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得用于制作本征吸收层103和第二电极104的光刻胶图案。
(12)以光刻胶图案为遮挡，对氧化铟锡层和硒化镉/硫化锌量子点层进行刻蚀，以形成与各半导体层102一一对应设置的本征吸收层103和第二电极104。
应当理解的是，由于探测基板中其他膜层的制作工艺与相关技术中相同，因此未在本公开中进行说明。
在第二种探测基板中，光电探测器的第一电极101的材料为石墨烯，半导体层102的材料为多晶硅，本征吸收层103的材料为硫化铅量子点，第二电极104的材料为氧化铟锡，相应的制作过程如下：
(1)通过转移工艺将石墨烯(比如单层石墨烯)形成在衬底基板100上，石墨烯的厚度大于0nm且小于或等于1nm。
(2)在石墨烯上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得用于制作第一电极101的光刻胶图案。
(3)以光刻胶图案为遮挡，对石墨烯进行刻蚀，以形成阵列排布的多个第一电极101。
(4)采用剥离工艺去除光刻胶图案。
(5)在各第一电极101所在层上，采用化学气相沉积法(PECVD)形成厚度大于等于50nm且小于等于100nm的非晶硅(a-Si)层。
(6)在400℃下对非晶硅层进行退火1小时，并对非晶硅层进行激光(ELA)结晶处理，形成多晶硅层。
(7)在多晶硅层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得用于制作半导体层102的光刻胶图案。
(8)以光刻胶图案为遮挡，对多晶硅层进行湿法刻蚀，以形成与各第一电极101一一对应层叠设置的半导体层102。
(9)采用剥离工艺去除光刻胶图案。
(10)在各半导体层102上旋涂厚度大于等于50nm且小于等于70nm的硫化铅量子点层，并在大于等于90℃且小于等于130℃的温度下，对硫化铅量子点层进行烘烤至定型。
(11)在硫化铅量子点层上形成厚度大于等于70nm且小于等于140nm的氧化铟锡层。
(12)在氧化铟锡层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得用于制作本征吸收层103和第二电极104的光刻胶图案。
(13)以光刻胶图案为遮挡，对氧化铟锡层和硫化铅量子点层进行刻蚀，以形成与各半导体层102一一对应设置的本征吸收层103和第二电极104。
应当理解的是，由于探测基板中其他膜层的制作工艺与相关技术中相同，因此未在本公开中进行说明。
在第三种探测基板中，光电探测器的第一电极101和第二电极104构成叉指电极，叉指电极的材料为层叠设置的钛金属和钯金属，半导体层102和本征吸收层103的材料为硒化镉/硫化锌量子点，有源层105的材料为铟镓锌氧化物，相应的制作过程如下：
(1)将衬底基板100(例如玻璃基板)经标准工艺进行清洗、吹干。
(2)采用电子束蒸发工艺在衬底基板100上形成厚度大于等于5μm且小于等于10μm的钛金属层，并在钛金属层上形成厚度大于等于40μm且小于等于200μm的钯金属层。
(3)在钯金属层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得用于制作第一电极101和第二电极104的光刻胶图案，光刻胶图案形成叉指图案，指宽大于等于3μm且小于等于15μm，指间距大于等于5μm且小于等于30μm。
(4)以光刻胶图案为遮挡，对层叠设置的钛金属层和钯金属层进行刻蚀，以形成叉指结构的第一电极101和第二电极104。
(5)使用剥离工艺去除光刻胶图案。
(6)在叉指电极上旋涂硒化镉/硫化锌量子点层，并在热板上进行烘干，其中旋涂速度大于等于500rpm且小于等于3000rpm，旋涂时间大于等于30s且小于等于60s，烘烤温度大于等于100℃且小于等于150摄氏度，烘烤时间大于等于5min且小于等于20min。
(7)在硒化镉/硫化锌量子点层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得在叉指区域用于制作半导体层102的光刻胶图案。
(8)以光刻胶图案为遮挡，对硒化镉/硫化锌量子点层进行刻蚀，以形成 与各叉指电极一一对应设置的半导体层102。
(9)在半导体层102上通过磁控溅射工艺形成厚度大于等于30nm且小于等于100nm的铟镓锌氧化物层。
(10)在铟镓锌氧化物层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得在叉指区域用于制作有源层的光刻胶图案。
(12)以光刻胶图案为遮挡，对铟镓锌氧化物层进行刻蚀，以形成与各叉指电极一一对应设置的有源层105。
(13)在有源层105上旋涂硒化镉/硫化锌量子点层，并在热板上进行烘干，其中旋涂速度大于等于500rpm且小于等于3000rpm，旋涂时间大于等于30s且小于等于60s，烘烤温度大于等于100℃且小于等于150摄氏度，烘烤时间大于等于5min且小于等于20min。
(14)在硒化镉/硫化锌量子点层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行光刻、显影工艺，实现对光刻胶的图案化，获得在叉指区域用于制作本征吸收层103的光刻胶图案。
(12)以光刻胶图案为遮挡，对硒化镉/硫化锌量子点层进行刻蚀，以形成与各叉指电极一一对应设置的本征吸收层103。
应当理解的是，由于探测基板中其他膜层的制作工艺与相关技术中相同，因此未在本公开中进行说明。
另外，在本公开实施例提供的上述制作方法中，形成各层结构涉及到的构图工艺，不仅可以包括沉积、光刻胶涂覆、掩模板掩模、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等部分或全部的工艺过程，还可以包括其他工艺过程，具体以实际制作过程中形成所需构图的图形为准，在此不做限定。例如，在显影之后和刻蚀之前还可以包括后烘工艺。其中，沉积工艺可以为化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或物理气相沉积法，在此不做限定；掩膜工艺中所用的掩膜板可以为半色调掩膜板(Half Tone Mask)、单缝衍射掩模板(Single Slit Mask)或灰色调掩模板(Gray Tone Mask)，在此不做限定；刻蚀可以为干法刻蚀或者湿法刻蚀，在此不做限定。
基于同一发明构思，本公开实施例提供了一种探测装置，包括本公开实施例提供的上述探测基板。由于该探测装置解决问题的原理与上述探测基板解决问题的原理相似，因此，该探测装置的实施可以参见上述探测基板的实施例，重复之处不再赘述。
在一些实施例中，本公开实施例提供的上述探测装置可用于识别指纹、掌纹等纹路，或用于X射线检测成像等。另外，对于探测装置中其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本公开的限制。
尽管已描述了本公开的优选实施例，但本领域的技术人员可以对本公开实施例进行各种改动和变型而不脱离本公开实施例的精神和范围。这样，倘若本公开实施例的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (21)
- 一种光电探测器，其中，包括：第一电极；半导体层，位于所述第一电极的一侧，且所述半导体层与所述第一电极之间具有肖特基结；本征吸收层，位于所述半导体层远离所述第一电极的一侧；第二电极，与所述第一电极相对而置，且所述第二电极与所述本征吸收层和所述半导体层的其中之一邻近设置。
- 如权利要求1所述的光电探测器，其中，所述第二电极与所述第一电极异层相对设置，且所述第二电极与所述本征吸收层邻近设置。
- 如权利要求1所述的光电探测器，其中，所述第二电极与所述第一电极同层相对设置，且所述第二电极与所述半导体层邻近设置，所述第二电极与所述第一电极构成叉指电极。
- 如权利要求3所述的光电探测器，其中，还包括有源层，所述有源层位于所述半导体层与所述本征吸收层之间。
- 如权利要求4所述的光电探测器，其中，所述有源层在所述第一电极上的正投影、所述半导体层在所述第一电极上的正投影、以及所述本征吸收层在所述第一电极上的正投影大致重合，且所述有源层在所述第一电极上的正投影面积大于所述叉指电极的叉指区域面积。
- 如权利要求4或5所述的光电探测器，其中，所述有源层的材料为氧化物。
- 如权利要求1～6任一项所述的光电探测器，其中，所述第一电极的材料包括金属材料和/或半金属材料。
- 如权利要求7所述的光电探测器，其中，所述金属材料为层叠设置的钛金属和钯金属，所述半金属材料为石墨烯。
- 如权利要求1～8任一项所述的光电探测器，其中，所述半导体层的材 料为铟镓锌氧化物或多晶硅。
- 如权利要求1～9任一项所述的光电探测器，其中，所述本征吸收层的材料为硒化镉/硫化锌量子点或硫化铅量子点。
- 如权利要求2所述的光电探测器，其中，所述第二电极的材料为透明导电材料。
- 如权利要求10所述的光电探测器，其中，所述透明导电材料为氧化铟锡。
- 一种探测基板，其中，包括：衬底基板；多个光电探测器，在所述衬底基板上呈阵列排布，所述光电探测器为如权利要求1～12任一项所述的光电探测器。
- 如权利要求13所述的探测基板，其中，还包括多个晶体管，所述多个晶体管所在层位于所述衬底基板与所述多个光电探测器所在层之间，其中，各所述晶体管的第一极与各所述第一电极一一对应电连接。
- 如权利要求14所述的探测基板，其中，还包括交叉设置的多条栅线和多条数据线，其中，每条所述栅线与其延伸方向上的一排所述光电探测器对应各所述晶体管的栅极电连接，每条所述数据线与其延伸方向上的一排所述光电探测器对应各所述晶体管的第二极电连接。
- 如权利要求15所述的探测基板，其中，所述多条栅线在所述衬底基板上的正投影与所述多个光电探测器在所述衬底基板上的正投影互不交叠，所述多条数据线在所述衬底基板上的正投影与所述多个光电探测器在所述衬底基板上的正投影互不交叠。
- 如权利要求15或16所述的探测基板，其中，还包括多条偏压线，所述多条偏压线所在层位于所述多个光电探测器所在层远离所述衬底基板的一侧，其中，所述多条偏压线与所述多条数据线或所述多条栅线平行设置，且每条所述偏压线与其延伸方向上的一排所述光电探测器的各所述第二电极对应电连接。
- 一种如权利要求13～17任一项所述探测基板的制作方法，其中，包括：提供一个衬底基板；在所述衬底基板上形成阵列排布的多个光电探测器，所述光电探测器为如权利要求1～12任一项所述的光电探测器。
- 如权利要求18所述的制作方法，其中，在所述衬底基板上形成阵列排布的多个光电探测器，具体包括：在所述衬底基板上形成阵列排布的多个第一电极；在每个所述第一电极上对应形成一个半导体层；在每个所述半导体层上对应形成一个本征吸收层和一个第二电极；其中，对应设置的所述第一电极、所述半导体层、所述本征吸收层和所述第二电极构成光电探测器。
- 如权利要求18所述的制作方法，其中，在所述衬底基板上形成阵列排布的多个光电探测器，具体包括：在所述衬底基板上形成多个第一电极和多个第二电极，其中，所述第一电极和所述第二电极一一对应形成叉指电极；在每个所述叉指电极上对应形成一个半导体层；在每个所述半导体层上对应形成一个有源层和本征吸收层；其中，对应设置的所述叉指电极、所述半导体层、所述有源层和所述本征吸收层构成光电探测器。
- 一种探测装置，其中，包括如权利要求13～17任一项所述的探测基板。
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