[發明專利]非倒裝鍵合體式雙波段量子點像元、焦平面陣列及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210753491.1
• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN115188889A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 唐鑫;郝群;陳夢璐;趙鵬飛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48;H01L27/146;H01L27/30;H01L31/109;H01L31/18
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 程杰

本發明涉及一種非倒裝鍵合體式雙波段量子點像元、焦平面陣列及其制備方法與應用，屬于光電傳感器技術領域。該雙波段量子點像元包括底電極、頂電極及位于頂電極與底電極之間的空穴傳輸層、紅外感光膜層與可見光感光膜層，紅外感光膜層包括硫系汞膠體量子點本征層及硫系銀膠體量子點摻雜層，可見光感光膜層包括電子傳輸層與碲化鎘膠體量子點層，且硫系銀膠體量子點摻雜層、硫系汞膠體量子點本征層、電子傳輸層與碲化鎘膠體量子點層構成P?N?P異質結。本發明設計的制備方法工藝相對簡單、成本低、成品率高，且制得的探測器不僅具備可見光探測和紅外探測的優勢，而且光電轉換效率高，器件效率好。

技術領域

本發明涉及采用非倒裝鍵合體制備工藝制備雙波段量子點、焦平面陣列，屬于光電傳感器技術領域，具體地涉及一種非倒裝鍵合體式雙波段量子點像元、焦平面陣列及其制備方法與應用。

背景技術

信息融合技術的發展使得多種傳感器協同工作成為可能。信息融合技術是指將獲取的同一場景同一時刻的信息進行多級別、多方面、多層次的處理和融合，從而獲取更可靠、更豐富、更精確、更有意義的信息，可見光探測器和紅外探測器的耦合是目前最常見的信息融合技術的一種，可見光探測器可以捕獲到被測物體的細節信息并且具有較高的空間分辨率，但由于工作在大氣窗口，極易受天氣的影響，不能全天候工作。此外，可見光圖像不能探測到隱藏在復雜背景下的目標信息。而短波紅外探測器是利用黑體輻射進行成像，受照明條件與惡劣天氣的影響較小，具有夜間可成像性，但是同時由于成像原理的限制，紅外圖像對比度較低，空間相關性強，目標細節的反映能力也比較差，成像效果不符合人眼視覺習慣。如果將可見光探測器與紅外探測器相耦合，則可以彌補各自成像系統的不足，能夠發揮可見光與紅外的優勢，使得探測器同時具有可見光探測與紅外探測的優點，有利于提高系統的探測偵察能力。

以往使用倒裝鍵合技術將制備出的探測器與讀出電路進行耦合，倒裝鍵合技術采用凸焊點實現芯片與基底之間的機械和電氣連接，隨著倒裝芯片凸點密度的提高及其間距的進一步減小，芯片的功率密度將迅速增加，芯片的散熱和內部熱應力失配問題更加嚴重，易于發生鍵合失效。由于凸點或焊球隱藏于芯片和基底之間，其熱性能分析及缺陷檢測變得十分困難，且倒裝鍵合技術使用的設備價格高，整個工藝復雜、成品率低。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明公開了一種非倒裝鍵合體式雙波段量子點像元、焦平面陣列及其制備方法與應用。本發明設計的制備方法工藝相對簡單、成本低、成品率高，且制得的探測器不僅具備可見光探測和紅外探測的優勢，而且光電轉換效率高，器件效率好。

為實現上述技術目的，本發明公開了一種非倒裝鍵合體式雙波段量子點像元，所述像元包括底電極、頂電極及位于所述頂電極與底電極之間的空穴傳輸層、紅外感光膜層與可見光感光膜層，所述紅外感光膜層包括硫系汞膠體量子點本征層及硫系銀膠體量子點摻雜層，所述可見光感光膜層包括電子傳輸層與碲化鎘膠體量子點層，且硫系銀膠體量子點摻雜層、硫系汞膠體量子點本征層、電子傳輸層與碲化鎘膠體量子點層構成P-N-P異質結。

進一步地，所述電子傳輸層材質為硒化鎘、硫化鎘或氧化鋅中任意一種。

進一步地，所述空穴傳輸層材質為DMSO(二甲基亞砜)、NiO_x(指代有氧缺陷的鎳氧化物)或PEDOT:PSS中任意一種。

進一步地，所述硫系銀膠體量子點摻雜層厚度小于硫系汞膠體量子點本征層，所述電子傳輸層厚度小于碲化鎘膠體量子點層。

其中，所述硫系銀膠體量子點摻雜層厚度為30～50nm，所述硫系汞膠體量子點本征層厚度為400～600nm，所述電子傳輸層厚度為30～50nm，所述碲化鎘膠體量子點層厚度為400～600nm。

進一步地，所述底電極材質為復合在硅襯底上的紅外透明導電材料，所述頂電極材質為金屬導電材料。具體的，所述紅外透明導電材料包括復合在硅襯底上的ITO、FTO或AZO，本發明優選復合在硅襯底上的ITO。所述金屬導電材料為金、銀、銅或鋁中任意一種。