[發(fā)明專利]一種圖像傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110080249.8
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN112802863B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建華;李意;毛龍妹
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉瀟

本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，尤其涉及圖像傳感器及其制備方法。所述制備方法，包括：在TFT像素陣列結(jié)構(gòu)的工作面濺射底電極，得到底電極層；采用溶液涂布的方法，在底電極層的表面依次制備導(dǎo)電傳輸層、有機(jī)活性層和透明頂電極層后；在透明頂電極層的表面沉積封裝層，得到圖像傳感器；導(dǎo)電傳輸層的材料為無機(jī)納米晶材料和/或聚乙氧基乙烯亞胺；所述無機(jī)納米晶材料包括ZnO、Al:ZnO和SnO₂中的一種或幾種；有機(jī)活性層的材料包括聚合物半導(dǎo)體材料，還包括富勒烯衍生物或非富勒烯衍生物；透明頂電極層的材料為PEDOT:PSS。所述制備方法無需真空沉積系統(tǒng)，無需光刻圖案化過程，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的圖像傳感器的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

基于非晶硅、硫化鎘(CdS)和銦鎵砷(InGaAs)等材料的高性能光電探測器既可以制成分立器件來使用，也可以通過微納制造技術(shù)制成無源或者有源的陣列來使用。但基于無機(jī)半導(dǎo)體材料的光電探測技術(shù)存在的主要問題就是，在器件的生產(chǎn)過程中需要超高真空環(huán)境、高溫退火和復(fù)雜的光刻工藝，再加上成本高昂的工藝生產(chǎn)線，嚴(yán)重阻礙了光探測器件與更多其他集成化產(chǎn)品的兼容性。在過去的二十年中，溶液處理有機(jī)光電探測器(OPDs)引起了廣泛的關(guān)注，和無機(jī)探測器相比，它們具有溶解性強(qiáng)、加工面積大、機(jī)械柔韌性好、重量輕、室溫工作溫度低和成本低等固有優(yōu)勢，很好的彌補(bǔ)了商用無機(jī)探測器的缺點(diǎn)，受到了越來越多的關(guān)注。

OPDs的響應(yīng)光譜范圍主要由活性層中有機(jī)半導(dǎo)體的光子捕獲范圍決定。根據(jù)光響應(yīng)帶寬的不同，可將光輸出器件分為寬帶光輸出器件和窄帶光輸出器件。寬帶OPDs由于其在圖像傳感器、醫(yī)療成像、機(jī)器視覺和夜間監(jiān)控等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。同時(shí)，由于與柔性基板的兼容性優(yōu)勢，器件在柔性和可穿戴電子領(lǐng)域具有巨大的潛力。OPDs應(yīng)用的另外一個(gè)重要的例子是X射線探測器，這是醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中已經(jīng)成熟的數(shù)字放射照相技術(shù)。在間接轉(zhuǎn)換探測器中，閃爍層將X射線光子轉(zhuǎn)換成紫外光或可見光光子，然后由制備在剛性玻璃基板上的非晶硅光電探測器陣列(a-Si PD)檢測。用溶液制備的OPD替換非晶硅PDs可以極大地簡化制造過程，從而降低制造成本，非常適合應(yīng)用于X射線醫(yī)療成像。

現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?01710737228.2的中國專利公開了一種用于圖像傳感器的有機(jī)光電探測器，包括玻璃基片、玻璃基片上表面設(shè)置有ITO電極層，玻璃基片上表面上還自下而上依次涂覆有陽極緩沖層、前置吸收層、主體活性層、陰極緩沖層以及Al電極層。器件層數(shù)多，且還需要蒸鍍技術(shù)實(shí)現(xiàn)器件功能層中的一種或者幾種的制備，并沒有充分發(fā)揮有機(jī)光電探測器的溶液法的制備優(yōu)勢；申請?zhí)枮?01710793569.1的中國專利公開了一種柔性有機(jī)光電探測器及其制備方法，該光電探測器包括柔性基底、有機(jī)活性層和電極；有機(jī)活性層位于柔性基底上表面，電極位于有機(jī)活性層上面。但是并沒有和TFT進(jìn)行集成實(shí)現(xiàn)大面積圖像傳感器的制備；申請?zhí)枮?02010187834.3的中國專利公開了一種有機(jī)光電二極管、X射線探測器及其制備方法，采用溶液法制備有機(jī)光電二極管、有機(jī)薄膜晶體管，所述有機(jī)光電二極管包括自下而上依次疊置的第一導(dǎo)電傳輸層、P3HT:PCBM活性層、第二導(dǎo)電傳輸層和透明頂電極層層。該探測器同時(shí)含有第一導(dǎo)電傳輸層和第二導(dǎo)電傳輸層，所需的材料和工藝流程依然很多。

因此，如何實(shí)現(xiàn)有機(jī)光電探測器件和TFT像素陣列結(jié)構(gòu)集成大面積圖像傳感器的制備以及簡化制備過程，降低成本，是需要進(jìn)一步解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種圖像傳感器及其制備方法，所述圖像傳感器的制備方法能夠采用簡單的制備過程實(shí)現(xiàn)大面積的圖像傳感器的制備，且成本低。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種圖像傳感器的制備方法，包括以下步驟：

在TFT像素陣列結(jié)構(gòu)的工作面濺射底電極，得到底電極層；