[發明專利]一種半導體薄膜四象限光照傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710740273.3
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN109427923B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 劉生忠;秦煒;王輝;杜敏永;曹越先;張豆豆;李燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 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: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

1.一種基于半導體薄膜光電轉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構，從光入射面由表至里由光闌、襯底、頂電極、半導體薄膜光電轉化層、背電極和保護層組成；

所述光闌位于襯底上靠近光入射一側，光闌設有開孔；

所述頂電極位于襯底和半導體薄膜光電轉化層之間，頂電極上設置頂電極有效區和頂電極無效區；

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

所述頂電極有效區和背電極有效區部分重疊形成光電有效區；

所述保護層，位于背電極表面，覆蓋光電有效區全部區域，覆蓋頂電極有效區和背電極有效區部分區域，

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

2.根據權利要求1所述的一種基于半導體薄膜光電轉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體薄膜光電轉化層，角度不同的光照會在半導體薄膜光電轉化層表面產生位置不同的陰影；半導體薄膜光電轉化層具有陣列結構，光闌開孔的幾何中心與光電轉化單元交點重合；陰影會導致陣列中每個單元輸出不同的電流；電流經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.根據權利要求1所述一種基于半導體薄膜光電轉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的擋光材料，其厚度為50nm～5mm。

4.根據權利要求1所述一種基于半導體薄膜光電轉化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述襯底材質為石英、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.根據權利要求1所述一種基于半導體薄膜光電轉化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述頂電極為導電薄膜材料，厚度在50nm～5μm之間。

6.根據權利要求5所述一種基于半導體薄膜光電轉化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述頂電極為材質為摻雜氧化錫、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.根據權利要求1所述一種基于半導體薄膜光電轉化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述半導體薄膜光電轉化層厚度為10nm～10μm，所述半導體薄膜光電轉化層由多層帶隙在0.5～3.5eV之間的半導體薄膜組成，所述薄膜的暗態電導率介于10^-10～10⁵S/cm之間。

8.根據權利要求1所述一種基于半導體薄膜光電轉化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述半導體薄膜的材質為硅薄膜、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.根據權利要求7所述一種基于半導體薄膜光電轉化層的四象限光照傳感器，其特征在于所述半導體薄膜光電轉化層包含單個或多個PN結。

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