[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體薄膜四象限光照傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710740273.3
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN109427923B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉生忠;秦?zé)?/a>;王輝;杜敏永;曹越先;張豆豆;李燦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01L31/028
• 分類號: H01L31/028;H01L31/0296;H01L31/0304;H01L31/032;H01L31/108;H01L31/18;H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

1.一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于該傳感器具有多層結(jié)構(gòu)，從光入射面由表至里由光闌、襯底、頂電極、半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層、背電極和保護(hù)層組成；

所述光闌位于襯底上靠近光入射一側(cè)，光闌設(shè)有開孔；

所述頂電極位于襯底和半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層之間，頂電極上設(shè)置頂電極有效區(qū)和頂電極無效區(qū)；

所述半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層位于頂電極和背電極之間，半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層與背電極具有一致的背電極有效區(qū)和背電極無效區(qū)；

所述頂電極有效區(qū)和背電極有效區(qū)部分重疊形成光電有效區(qū)；

所述保護(hù)層，位于背電極表面，覆蓋光電有效區(qū)全部區(qū)域，覆蓋頂電極有效區(qū)和背電極有效區(qū)部分區(qū)域，

所述傳感器頂電極、半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層、背電極具有陣列結(jié)構(gòu)，其中每個單元所包含的頂電極、半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層、背電極相互連通，單元之間的半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層、背電極彼此不連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于光照通過光闌開孔入射所述半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層，角度不同的光照會在半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層表面產(chǎn)生位置不同的陰影；半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層具有陣列結(jié)構(gòu)，光闌開孔的幾何中心與光電轉(zhuǎn)化單元交點重合；陰影會導(dǎo)致陣列中每個單元輸出不同的電流；電流經(jīng)過電極傳輸至外電路中，用于獲得光照與所述傳感器表面的相對位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述光闌為位于襯底上靠近光入射一側(cè)的擋光材料，其厚度為50nm～5mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述襯底材質(zhì)為石英、玻璃、有機玻璃、乙二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亞胺或聚酰亞胺中的一種或多種的組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述頂電極為導(dǎo)電薄膜材料，厚度在50nm～5μm之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述頂電極為材質(zhì)為摻雜氧化錫、摻雜的氧化鋅、摻雜氧化銦或摻雜氧化鎢半導(dǎo)體薄膜或鈣、鈦、鎢、鉻、金、銀、鋁、銅、鈦、鎘、銦、鎵等金屬薄膜中的一種或多種的組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層厚度為10nm～10μm，所述半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層由多層帶隙在0.5～3.5eV之間的半導(dǎo)體薄膜組成，所述薄膜的暗態(tài)電導(dǎo)率介于10^-10～10⁵S/cm之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述半導(dǎo)體薄膜的材質(zhì)為硅薄膜、砷化鎵、鎵銦磷、鍺、晶體硅薄膜、碲化鎘、硫化鎘、銅銦鎵硒系列材料、有機材料或有機-無機雜化鈣鈦礦材料；

所述硅薄膜為a-Si、a-SiGe、a-SiC、nc-Si或nc-SiO_x；

所述銅銦鎵硒系列材料為CIGS或CZTS；

所述有機材料為PDPP3T、PTB7、PCBM、Spiro-OMeTAD或PEDOT；

所述有機-無機雜化鈣鈦礦材料為MAPbI₃、FAPbI₃或MASnI₃。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層包含單個或多個PN結(jié)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于半導(dǎo)體薄膜光電轉(zhuǎn)化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述背電極為導(dǎo)電薄膜材料，厚度在50nm～5μm之間。