CN218039206U - 基于tft背板的胶体量子点探测多波段探测器件 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件，包括：衬底基板；探测单元，阵列排布在衬底基板的一侧；其中，单个探测单元包括TFT器件以及与TFT器件连接的多波段胶体量子点光电管；多波段胶体量子点光电管中的至少三个串联设置的光电管响应于TFT器件的控制而选择性工作，以实现至少三个波段下至少两种模式的探测。基于此，多色胶体量子点薄膜结构可以通过调整偏压的大小和方向实现多色成像，多色成像与单色成像相比，包含了更多成像目标的信息，可以有效的减少杂波，提高所需的对比度，能很大程度的提高系统的整体性能。

Description

基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件

技术领域

本公开涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件。

背景技术

受限于材料、结构、成本等因素，目前成像系统主要以单色成像为主，单色成像系统仅包含单一光谱信息，如果成像目标容易识别，单色成像系统可以实现预期实现的目标。然而，但存在有杂波，目标、背景不确定，或者成像器件目标、背景会发生变化的情况，单整体性能色成像探测系统的探测能力会出现衰退，无法实现预期的目标和要求。多光谱、多色成像包含三个及以上的不同波段光谱的信息，可以从多个维度获取成像目标的信息，获取到更加丰富的图像信息，可以有效的减少杂波，提高所需的对比度，能很大程度的提高系统的整体性能。

成像探测器大都依靠复杂繁琐的材料加工工艺，例如分子束外延、倒装键合、异质外延等工艺，这些工艺存在加工周期长，生产效率低，材料加工成本高等缺点，同时，在制备探测成像器件时，以上工艺会导致成品率降低，最终会极大的提高了成品器件的成本。胶体量子点可以有效解决现有成像探测器固相制备工艺面临的问题。胶体量子点是一种悬浮于溶液中的纳米半导体晶体，可以通过液相化学法进行合成。胶体量子点具有光学性质可调的特点，通过改变合成过程中反应温度、反应时间、反应试剂类型和比例等参数，调整胶体量子点的尺寸等性质，从而实现调控胶体量子点吸收光谱，实现探测器响应光谱的精确调控。同时，液相化学法合成让胶体量子点可以大量合成，并且合成速度快，合成后的胶体量子点材料性质稳定，极大的降低了材料的制备成本。相比于现有的感光材料，胶体量子点具有可以液相处理、与硅基兼容等优势，将液态的胶体量子点制备到硅基电路上，待量子点固化后，即可制备成器件，制备过程简单，液相处理适合制备探测探测器。现有的探测成像探测器大多是基于CMOS(互补金属-氧化物-半导体)图像传感器集成的光电成像器件，虽然由于高集成度、低功耗等优势，CMOS成像探测器在对探测性能要求不高的低端应用领域占据主要市场，但在航空航天、军事探测以及高端民用领域，探测CMOS存在尺寸受限、成像视场角小、分辨率低、串扰大等不足，性能无法满足要求。同时，CMOS的工作电压较低(1.5伏至18伏)，对于在高偏压下才能发挥高性能的结构而言，CMOS传感器也限制了这些结构的应用。

实用新型内容

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，本公开提供了一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件。

本公开提供了一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件，包括：

衬底基板；

探测单元，阵列排布在所述衬底基板的一侧；

其中，单个所述探测单元包括TFT器件以及与TFT器件连接的多波段胶体量子点光电管；所述多波段胶体量子点光电管中的至少三个串联设置的光电管响应于TFT器件的控制而选择性工作，以实现至少三个波段下至少两种模式的探测。

可选地，所述TFT器件包括栅极、源极以及漏极，所述多波段胶体量子点光电管采用层叠设置的结构，包括相对的一极和另一极；

所述衬底基板上还设置栅极信号线、偏压信号线和信号读出线；

所述TFT器件的栅极连接至所述栅极信号线、所述TFT器件的源极连接所述多波段胶体量子点光电管的一极，所述TFT器件的漏极连接至所述信号读出线，所述多波段胶体量子点光电管的另一极连接至所述偏压信号线；

其中，所述栅极信号线与所述偏压信号线交叉，用于将各个所述探测单元分隔开；所述信号读出线平行于所述偏压信号线。

可选地，所述多波段胶体量子点光电管包括在所述衬底基板的一侧且沿远离所述衬底基板的方向层叠设置的底电极、第一光电管、第二光电管、第三光电管以及顶电极；

其中，所述第一光电管和所述第三光电管均为光电二极管，且阴阳极方向相同；所述第二光电管也为光电二极管，且所述第二光电管的阴阳极方向与所述第一光电管的阴阳极方向相反；

或者，所述第一光电管和所述第三光电管均为光电二极管，且阴阳极方向相反；所述第二光电管为晶体管，且串联在所述第一光电管和所述第三光电管之间。

可选地，所述多波段胶体量子点光电管中的三个光电管均为光电二极管的结构中，沿所述底电极指向所述顶电极的方向：

所述第一光电管包括N型掺杂层、第一本征型胶体量子点层以及P型掺杂层；

所述第二光电管包括P型掺杂层、第二本征型胶体量子点层以及N型掺杂层；

所述第三光电管包括N型掺杂层、第三本征型胶体量子点层以及P型掺杂层。

可选地，所述第一光电管的P型掺杂层与所述第二光电管的P型掺杂层设置为共同的同一P型掺杂层；

和/或，所述第二光电管的N型掺杂层与所述第三光电管的N型掺杂层为共用的同一N型掺杂层。

可选地，所述多波段胶体量子点光电管中的三个光电管包括晶体管的结构中，沿所述底电极指向所述顶电极的方向：

所述第一光电管包括P型掺杂层、第四本征型胶体量子点层以及N型掺杂层；

所述第二光电管包括第一N型掺杂层、第五本征型胶体量子点层、P型掺杂层、第六本征型胶体量子点层以及第二N型掺杂层；

所述第三光电管包括N型掺杂层、第七本征型胶体量子点层以及P型掺杂层。

可选地，所述第一光电管的N型掺杂层与所述第二光电管的第一N型掺杂层为共用的同一N型掺杂层；

所述第三光电管的N型掺杂层与所述第二光电管的第二N型掺杂层为共用的同一N型掺杂层。

可选地，所述底电极的厚度为50纳米至150纳米；

所述顶电极的厚度为20纳米至40纳米；

掺杂层的厚度为50纳米至200纳米；所述掺杂层包括所述P型掺杂层和所述N型掺杂层；

本征型量子点层的厚度为300纳米至400纳米；所述本征型量子点层包括光电管均为光电二极管对应的所述多波段胶体量子点光电管中的第一本征型胶体量子点层、第二本征型胶体量子点层以及第三本征型胶体量子点层，以及光电管包括晶体管对应的所述多波段胶体量子点光电管中的第四本征型胶体量子点层、第五本征型胶体量子点层、第六本征型胶体量子点层以及第七本征型胶体量子点层。

可选地，所述多波段胶体量子点光电管中，每个所述光电管的探测波段均为红外波段、可见光波段以及紫外波段中的一种。

可选地，所述探测器件还包括：

汇聚透镜，设置于成像物体与所述探测单元之间；所述汇聚透镜用于将成像物体的光线汇聚至所述探测单元上；

数据采集模块，与所述信号读出线连接；所述数据采集模块包括放大器、滤波器、陷波器、数据采集卡以及数据处理芯片中的至少一种，用于处理探测单元响应于成像物体的光线生成的光电信号。

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：

本公开提供的基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件，使用胶体量子点材料作为光敏材料，可以通过调控胶体量子点的反应时间、反应温度、反应试剂种类和比例等参数能够精准调控响应的光谱范围，具有探测波段宽的优势。多色胶体量子点薄膜结构可以通过调整偏压的大小和方向实现多色成像，多色成像与单色成像相比，包含了更多成像目标的信息，可以有效的减少杂波，提高所需的对比度，能很大程度的提高系统的整体性能。胶体量子点可通过液相处理，以旋涂或滴涂的方式直接制备到基底上，可以大规模制备，可以调整量子点用量实现探测器件的制备，突破现有工艺中探测器件带来的限制。TFT制备工艺工作温度低，适合制备大面积器件(半径可超过1m)。TFT漏电流小，可以有效避免大面积阵列像素间的串扰问题，适合制备探测器件，且分辨率高，成像视场大，可以突破目前CMOS探测器件的限制。

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基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件等效电路示意图；

图3为本公开实施例提供的一种多波段胶体量子点光电管的膜层结构示意图；

图4为本公开实施例提供的另一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件等效电路示意图；

图5为本公开实施例提供的一种TFT器件的膜层结构示意图；

图6为本公开实施例提供的一种多波段胶体量子点光电管的膜层结构示意图；

图7为本公开实施例提供的另一种多波段胶体量子点光电管的膜层结构示意图；

图8为本公开实施例提供的一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件工作原理示意图；

图9为本公开实施例提供的另一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件工作原理示意图；

其中，11、衬底基板；2、探测单元；汇聚透镜123；成像物体124；数据采集模块125；1211、栅极；1212、源极；1213、漏极；1214、栅极信号线；1215、偏压信号线；1216、信号读出线；1221、底电极；1222、第一光电管；1223、第二光电管；1224、第三光电管；1225、顶电极；51、非晶硅；52、绝缘体；53、金属；12221、N型掺杂层；12222、第一本征型胶体量子点层；12223、P型掺杂层；12231、P型掺杂层；12232、第二本征型胶体量子点层；12233、N型掺杂层；12231、P型掺杂层；12232、第二本征型胶体量子点层；12233、N型掺杂层；12241、N型掺杂层；12242、第三本征型胶体量子点层；12243、P型掺杂层；12224、P型掺杂层；12225、第四本征型胶体量子点层；12226、N型掺杂层；12234、第一N型掺杂层；12235、第五本征型胶体量子点层；12236、P型掺杂层；12237、第六本征型胶体量子点层；12238、第二N型掺杂层；12244、N型掺杂层；12245、第七本征型胶体量子点层；12246、P型掺杂层。

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。

图1为本公开实施例提供的一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件结构示意图，包括：衬底基板11。探测单元12，阵列排布在衬底基板11的一侧。

其中，单个探测单元12包括TFT器件121以及与TFT器件121连接的多波段胶体量子点光电管122。多波段胶体量子点光电管122中的至少三个串联设置的光电管响应于TFT器件121的控制而选择性工作，以实现至少三个波段下至少两种模式的探测。

具体地，胶体量子点为硫化铅(PbS)，硒化铅(PbSe)，碲化汞(HgTe)，钙钛矿，碲化镉(CdTe)，碲镉汞(HgCdTe)等量子点中的一种。

选择TFT作为探测器件的衬底基板11，由于其工作温度低、成本低、阈值电压、漏电流小、工艺成熟、适合制备大面积器件的特点，可以突破CMOS面阵成像传感器尺寸难以提升、允许偏压范围低、工作时像素间串扰噪声大、空间分辨率不足等限制。同时，使用胶体量子点作为光敏材料制备探测器件，通过改变量子点合成过程中反应温度、反应时间、反应物质比例等参数，精确调整量子点响应的波段范围，加宽探测器的探测波段。同时，胶体量子点的合成工艺简单，通过低成本液相加工工艺，将液态材料转化为固态功能化薄膜，使用滴涂、旋涂、喷涂等方法制备在焦TFT背板进行信号耦合，不需要昂贵的倒装键合、分子束外延等工艺，极大的减少了材料加工成本。TFT漏电流小，工作电压大，应用灵活，可以有效避免大面积阵列像素间的串扰问题，适合制备探测器件，TFT探测器件运行更大的面积，且空间分辨率高，可以突破目前CMOS探测器件的限制。

使用胶体量子点材料作为光敏材料，可以通过调控胶体量子点的反应时间、反应温度、反应试剂种类和比例等参数能够精准调控响应的光谱范围，具有探测波段宽的优势。多色胶体量子点薄膜结构可以通过调整偏压的大小和方向实现多色成像，多色成像与单色成像相比，包含了更多成像目标的信息，可以有效的减少杂波，提高所需的对比度，能很大程度的提高系统的整体性能。胶体量子点可通过液相处理，以旋涂或滴涂的方式直接制备到基底上，可以大规模制备，可以调整量子点用量实现探测器件的制备，突破现有工艺中探测器件带来的限制。TFT制备工艺工作温度低，适合制备大面积器件(半径可超过1m)。TFT漏电流小，可以有效避免大面积阵列像素间的串扰问题，适合制备探测器件，且分辨率高，成像视场大，可以突破目前CMOS探测器件的限制。

图2为本公开实施例提供的一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件等效电路示意图，TFT器件121包括栅极1211、源极1212以及漏极1213，多波段胶体量子点光电管122采用层叠设置的结构，包括相对的一极和另一极。衬底基板11上还设置栅极信号线1214、偏压信号线1215和信号读出线1216。TFT器件121的栅极1211连接至栅极信号线1214、TFT器件121的源极1212连接多波段胶体量子点光电管122的一极，TFT器件121的漏极1213连接至信号读出线1216，多波段胶体量子点光电管122的另一极连接至偏压信号线1215。

其中，栅极信号线1214与偏压信号线1215交叉，用于将各个探测单元12分隔开。信号读出线1216平行于偏压信号线1215。

图3为本公开实施例提供的一种多波段胶体量子点光电管的膜层结构示意图，多波段胶体量子点光电管122包括在衬底基板11的一侧且沿远离衬底基板11的方向层叠设置的底电极1221、第一光电管1222、第二光电管1223、第三光电管1224以及顶电极1225。

其中，第一光电管1222和第三光电管1224均为光电二极管，且阴阳极方向相同。第二光电管1223也为光电二极管，且第二光电管1223的阴阳极方向与第一光电管1222的阴阳极方向相反。

图4为本公开实施例提供的另一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件等效电路示意图，在一些实施方式中，第一光电管1222和第三光电管1224均为光电二极管，且阴阳极方向相反。第二光电管1223为晶体管，且串联在第一光电管1222和第三光电管1224之间。

TFT器件121的栅极1211与栅极信号线1214相连，TFT器件121的源极1212与胶体量子点光电二极管122相连，TFT器件121的漏极1213与信号读出线1216相连，水平的偏压信号线1215和栅极信号线1214将各个像素之间分割开。TFT器件121的信号采集主要包括信号获取、信号读出、处置三步。当每个像素被重置后，信号采集立刻开始。对于3PN结的结构，偏压为正向偏压时，第二光电二极管1223工作，当偏压为反向偏压时第一光电二极管1222和第三光电二极管1223工作。对于二极管-晶体管-二极管结构，偏压为正且高于晶体管阈值电压时，第一光电二极管1222工作，当偏压为正且低于晶体管阈值电压时，晶体管和第一光电二极管1222同时工作，当偏压为反向偏压时，第二光电二极管1223工作。当目标波段的光照射到正在工作的光电二极管和晶体管时，目标波段的光被光敏区胶体量子点吸收，光敏区生成电子-空穴对，在内建电场和外加偏压的作用下，载流子漂移至顶电极1225和底电极1221，给电容充电，实现信号的获取，由于栅极电压较小时(-10V至5V)，TFT器件121关闭，光电二极管断路，无法读出信号。增大栅极偏压，TFT器件121的源极1212和漏极1213导通，光电二极管导通，电容放电，光电流从读出信号的电路流出，实现信号读出，随后TFT器件121的栅极电压减小，源极1212和漏极1213直接的沟道消失，光电二极管断路，信号被重置，准备进行下一个信号采集的流程。当目标波段的光照射到没有工作的光电二极管时，PN结在正向偏压作用下，暗电流随着外加电压增大而呈指数急剧增大，且远大于光电流。此时，光电二极管和普通二极管一样呈单向导电性，而表现不出光电效应，因此探测器不会对目标波段产生响应。

图5为本公开实施例提供的一种TFT器件的膜层结构示意图，TFT器件中的半导体区为非晶硅，用等离子-化学气相沉积的方法沉积到衬底基板11上，这种方法工作温度低，因此可以制备到玻璃衬底上，且适合制备大面积器件(半径可超过1m)。同时，非晶硅51与绝缘体52、金属53和ITO(氧化铟锡，底电极1221)的交界面性质良好，相比于双端口，具有三个端口的TFT器件121应用更加灵活，具有高导通电流和低截断电流。在TFT阵列中，通过对栅极1211调控电压，实现对源极-漏极电流的控制，漏极电流可以有很大的动态范围，当栅极电压大于5V时，漏极电流可以达到几微安，当栅极电压小于0V时，漏极电流可以小于1皮安，通过调节栅极电压，可以控制漏极和源极之间沟道的通断，从而可以实现对特点像素信号的读取，在大面积阵列(超过100×100个像素)的情况下，TFT器件121的工作方式可以有效的避免像素点之间的串扰，同时，TFT成像传感器具有高导通电阻(约几MΩ)，低漏电流，低寄生电容(parasitic capacitance)的特性，使得TFT阵列成像传感器在大面积传感上有独特的优势。

图6为本公开实施例提供的另一种多波段胶体量子点光电管的膜层结构示意图，多波段胶体量子点光电管122中的三个光电管均为光电二极管的结构中，沿底电极1221指向顶电极1225的方向：

第一光电管1222包括N型掺杂层12221、第一本征型胶体量子点层12222以及P型掺杂层12223。第二光电管1223包括P型掺杂层12231、第二本征型胶体量子点层12232以及N型掺杂层12233。第三光电管1224包括N型掺杂层12241、第三本征型胶体量子点层12242以及P型掺杂层12243。

可选地，第一光电管1222的P型掺杂层12223与第二光电管1223的P型掺杂层12231设置为共同的同一P型掺杂层。

和/或，第二光电管1223的N型掺杂层12233与第三光电管1224的N型掺杂层12241为共用的同一N型掺杂层。

图7为本公开实施例提供的又一种多波段胶体量子点光电管的膜层结构示意图，在另一种实施方式中，多波段胶体量子点光电管122中的三个光电管包括晶体管的结构中，沿底电极1221指向顶电极1225的方向：

第一光电管1222包括P型掺杂层12224、第四本征型胶体量子点层12225以及N型掺杂层12226。第二光电管1223包括第一N型掺杂层12234、第五本征型胶体量子点层12235、P型掺杂层12236、第六本征型胶体量子点层12237以及第二N型掺杂层12238。第三光电管1224包括N型掺杂层12244、第七本征型胶体量子点层12245以及P型掺杂层12246。

可选地，第一光电管1222的N型掺杂层12226与第二光电管1223的第一N型掺杂层12234为共用的同一N型掺杂层。第三光电管1224的N型掺杂层12244与第二光电管1223的第二N型掺杂层12238为共用的同一N型掺杂层。

使用胶体量子点作为感光层，通过改变胶体量子点的种类，可以实现对不同波段的探测。例如，红外波段可以用硫化铅(PbS)，硒化铅(PbSe)，碲化汞(HgTe)量子点实现探测，可见光波段可以用钙钛矿，碲化镉(CdTe)量子点实现，紫外波段可用钙钛矿量子点实现探测，进一步，胶体量子点具有光学性质可调的特点，通过改变合成过程中反应温度、反应时间、反应试剂类型和比例等参数，调整胶体量子点的尺寸等性质，从而实现调控胶体量子点吸收光谱，实现探测器响应光谱的精确调控。胶体量子点加工工艺简单，以低成本的液相加工的工艺方式，用滴涂、旋涂、喷涂、光刻等方式制备在读出电路衬底基板11上，将液态材料转化为固态薄膜，即可完成器件的制备。通过掺杂技术将胶体量子点注入富裕电子或空穴，形成N型掺杂和P型掺杂，调节其费米能级，构建二极管和晶体管，将多个二极管和晶体管堆叠，形成多光谱探测器。所述3PN结结构过改变施加在顶电极1225和底电极1221之间电压的幅值和大小，调控两个串联同向光电二极管和另一个光电二极管工作模式切换，实现探测器的三波段双模式的探测。通过电压调控，可以实现两个光电二极管分别单独工作，一个二极管和晶体管同时工作的多色探测。

其中，胶体量子点为硫化铅(PbS)，硒化铅(PbSe)，碲化汞(HgTe)，钙钛矿，碲化镉(CdTe)，碲镉汞(HgCdTe)等量子点中的一种。

其中，P型掺杂层为碲化银(Ag2Te)、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)、与本征型胶体量子点相同的P型量子点中的一种。

其中，N型掺杂层为硒化铋(Bi2Se3)、硫化铋(Bi2S3)、碲化铋(Bi2Te3)、氧化锌(ZnO)、硒化镉(CdSe)、与本征胶体量子点相同的N型量子点中的一种。

其中顶层电极为镍、铬、钛、金、铂、银、铝、锌中的一种或多种。

可选地，底电极1221的厚度为50纳米至150纳米。顶电极1225的厚度为20纳米至40纳米。掺杂层的厚度为50纳米至200纳米。掺杂层包括P型掺杂层和N型掺杂层。

本征型量子点层的厚度为300纳米至400纳米。本征型量子点层包括光电管均为光电二极管对应的多波段胶体量子点光电管122中的第一本征型胶体量子点层12222、第二本征型胶体量子点层12232以及第三本征型胶体量子点层12242，以及光电管包括晶体管对应的多波段胶体量子点光电管122中的第四本征型胶体量子点层12225、第五本征型胶体量子点层12235、第六本征型胶体量子点层12237以及第七本征型胶体量子点层12245。

具体地，可以通过下述步骤制备探测器件：

一、清洗TFT基底：将TFT基底分别用丙酮、异丙醇、去离子水，在超声清洗机中分别清洗10分钟，再用等离子清洗机清洗10分钟。

二、若制备3PN结构多色探测器，具体步骤为：

将N型掺杂层12221用滴涂或旋涂的方式制备的衬底基板11上，连续覆盖整个衬底基板11表面，厚度为50纳米。

将第一本征型胶体量子点层12222用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为300纳米至400纳米。

将P型掺杂层12223/12231用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为50纳米。

将第二本征型胶体量子点层12232用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为300纳米至400纳米。

将N型掺杂层12233/12241用滴涂或旋涂的方式制备的衬底基板11上，厚度为50纳米。

将第三本征型胶体量子点层12242用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为300纳米至400纳米。

将P型掺杂层12243用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为50纳米。

若制备阈值可调结构多色探测器，具体步骤为：

将P型掺杂层12224用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，连续覆盖整个衬底基板11表面，厚度为50纳米。

将第四本征型胶体量子点层12225用滴涂或旋涂的方式制备到即基板11上，厚度为300纳米至400纳米。

将N型掺杂层12226/第一N型掺杂层12234用滴涂或旋涂的方式制备的衬底基板11上，厚度为50纳米。

将第五本征型胶体量子点层12235用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为300纳米至400纳米。

将P型掺杂层12236用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为20纳米。

将第六本征型胶体量子点层12237用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为300纳米至400纳米。

将第二N型掺杂层12238/N型掺杂层12244用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为50纳米。

将第七本征型胶体量子点层12245用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为300纳米至400纳米。

将P型掺杂层12246用滴涂或旋涂的方式制备到衬底基板11上，厚度为50纳米。

三、顶电极1225用热蒸镀的方式制备而成，厚度为20纳米至40纳米。

可选地，多波段胶体量子点光电管122中，每个光电管的探测波段均为红外波段、可见光波段以及紫外波段中的一种。

可选地，探测器件还包括：

汇聚透镜123，设置于成像物体124与探测单元12之间。汇聚透镜123用于将成像物体124的光线汇聚至探测单元12上。数据采集模块125，与信号读出线1216连接。数据采集模块125包括放大器、滤波器、陷波器、数据采集卡以及数据处理芯片中的至少一种，用于处理探测单元12响应于成像物体124的光线生成的光电信号。

图8为本公开实施例提供的一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件工作原理示意图，图9为本公开实施例提供的另一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件工作原理示意图，通过汇聚透镜123将成像物体124的光线汇聚到探测器件上，根据上述的原理，同时调节各个栅极电压和源极偏压，可实现短时间内依次采集各像素点的不同波段电信号数据，经过数据采集模块125处理，最终可以得到成像物体124在目标波段的多色成像图像，具体工作原理可以参考图3至图4实施例中的相关描述，在此不再赘述。

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。

以上所述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所述的这些实施例，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)

1.一种基于TFT背板的胶体量子点探测多波段探测器件，其特征在于，包括：

衬底基板；

探测单元，阵列排布在所述衬底基板的一侧；

其中，单个所述探测单元包括TFT器件以及与TFT器件连接的多波段胶体量子点光电管；所述多波段胶体量子点光电管中的至少三个串联设置的光电管响应于TFT器件的控制而选择性工作，以实现至少三个波段下至少两种模式的探测。

2.根据权利要求1所述的探测器件，其特征在于，所述TFT器件包括栅极、源极以及漏极，所述多波段胶体量子点光电管采用层叠设置的结构，包括相对的一极和另一极；

所述衬底基板上还设置栅极信号线、偏压信号线和信号读出线；

所述TFT器件的栅极连接至所述栅极信号线、所述TFT器件的源极连接所述多波段胶体量子点光电管的一极，所述TFT器件的漏极连接至所述信号读出线，所述多波段胶体量子点光电管的另一极连接至所述偏压信号线；

其中，所述栅极信号线与所述偏压信号线交叉，用于将各个所述探测单元分隔开；所述信号读出线平行于所述偏压信号线。

3.根据权利要求1所述的探测器件，其特征在于，所述多波段胶体量子点光电管包括在所述衬底基板的一侧且沿远离所述衬底基板的方向层叠设置的底电极、第一光电管、第二光电管、第三光电管以及顶电极；

其中，所述第一光电管和所述第三光电管均为光电二极管，且阴阳极方向相同；所述第二光电管也为光电二极管，且所述第二光电管的阴阳极方向与所述第一光电管的阴阳极方向相反；

或者，所述第一光电管和所述第三光电管均为光电二极管，且阴阳极方向相反；所述第二光电管为晶体管，且串联在所述第一光电管和所述第三光电管之间。

4.根据权利要求3所述的探测器件，其特征在于，所述多波段胶体量子点光电管中的三个光电管均为光电二极管的结构中，沿所述底电极指向所述顶电极的方向：

所述第一光电管包括N型掺杂层、第一本征型胶体量子点层以及P型掺杂层；

所述第二光电管包括P型掺杂层、第二本征型胶体量子点层以及N型掺杂层；

所述第三光电管包括N型掺杂层、第三本征型胶体量子点层以及P型掺杂层。

5.根据权利要求4所述的探测器件，其特征在于，所述第一光电管的P型掺杂层与所述第二光电管的P型掺杂层设置为共同的同一P型掺杂层；

和/或，所述第二光电管的N型掺杂层与所述第三光电管的N型掺杂层为共用的同一N型掺杂层。

6.根据权利要求3所述的探测器件，其特征在于，所述多波段胶体量子点光电管中的三个光电管包括晶体管的结构中，沿所述底电极指向所述顶电极的方向：

所述第一光电管包括P型掺杂层、第四本征型胶体量子点层以及N型掺杂层；

所述第二光电管包括第一N型掺杂层、第五本征型胶体量子点层、P型掺杂层、第六本征型胶体量子点层以及第二N型掺杂层；

所述第三光电管包括N型掺杂层、第七本征型胶体量子点层以及P型掺杂层。

7.根据权利要求6所述的探测器件，其特征在于，所述第一光电管的N型掺杂层与所述第二光电管的第一N型掺杂层为共用的同一N型掺杂层；

所述第三光电管的N型掺杂层与所述第二光电管的第二N型掺杂层为共用的同一N型掺杂层。

8.根据权利要求4-7任一项所述的探测器件，其特征在于，

所述底电极的厚度为50纳米至150纳米；

所述顶电极的厚度为20纳米至40纳米；

掺杂层的厚度为50纳米至200纳米；所述掺杂层包括所述P型掺杂层和所述N型掺杂层；

本征型量子点层的厚度为300纳米至400纳米；所述本征型量子点层包括光电管均为光电二极管对应的所述多波段胶体量子点光电管中的第一本征型胶体量子点层、第二本征型胶体量子点层以及第三本征型胶体量子点层，以及光电管包括晶体管对应的所述多波段胶体量子点光电管中的第四本征型胶体量子点层、第五本征型胶体量子点层、第六本征型胶体量子点层以及第七本征型胶体量子点层。

9.根据权利要求1-7任一项所述的探测器件，其特征在于，所述多波段胶体量子点光电管中，每个所述光电管的探测波段均为红外波段、可见光波段以及紫外波段中的一种。

10.根据权利要求2所述的探测器件，其特征在于，还包括：

汇聚透镜，设置于成像物体与所述探测单元之间；所述汇聚透镜用于将成像物体的光线汇聚至所述探测单元上；

数据采集模块，与所述信号读出线连接；所述数据采集模块包括放大器、滤波器、陷波器、数据采集卡以及数据处理芯片中的至少一种，用于处理探测单元响应于成像物体的光线生成的光电信号。

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