【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电半导体器件，更具体的，涉及一种红外有机光电传感器、阵列及芯片。
技术介绍
1、在有机光电子器件中，电极/有机半导体层界面是对器件性能起关键作用的界面。故引入载流子传输层能良好地修饰电极/有机半导体层界面，从而对器件性能的提高有着至关重要的作用，而载流子传输层的载流子迁移率是影响器件的性能的关键因素之一。载流子迁移率被定义为每个单位电场强度下，载流子的漂移速度，简称迁移率，其是用来描述载流子的传输快慢的参数。
2、因此如何通过调控载流子传输层的载流子迁移率，提升器件的性能尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种红外有机光电传感器、阵列及芯片，其通过调控电子传输层的电子迁移率与空穴传输层的空穴迁移率之间的关系，平衡器件内载流子传输、抽取和收集，进而提高红外有机光电传感器的灵敏度及其焦平面阵列器件的成像清晰度和解析度。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种红外有机光电传感器，所述红外有机光电传感器用于感光，所述传感器包括依次层叠设置的阴极、电子传输层、光敏层、空穴传输层、阳极；
4、所述电子传输层的电子迁移率与空穴传输层的空穴迁移率满足如下关系：
5、0.01≤μh/μe≤100
6、其中，μh表示空穴传输层的空穴迁移率，μe表示电子传输层的电子迁移率。
7、所述的红外有机光电传感器，在光照时，光敏层产生激子，激子扩散到光敏层中供体/受体界面之后
8、需要适当的界面层(空穴传输层、电子传输层)在光敏层和电极之间形成低接触电阻，以实现有效的电荷收集，并阻止相反类型载流子的传输以实现低暗电流。
9、一般性地，在光电传感器中，激子被解离为自由电荷(电子和空穴)，通过空穴传输层和电子传输层进行传输到相应的电极；若空穴传输层和电子传输层的载流子迁移率相差太大，则可能存在空穴已经被阳极收集，而电子还在电子传输层中的情况，由此导致红外有机光电传感器的灵敏度降低，甚至导致焦平面阵列器件中的读出电路无法有效获取相应信号，从而影响焦平面阵列器件的成像清晰度和解析度。本专利技术通过调控电子传输层的电子迁移率与空穴传输层的空穴迁移率之间的关系，使得电子传输层的电子迁移率与空穴传输层的空穴迁移率的差异能在合理的范围之内，从而能够确保并平衡器件内载流子传输、抽取和收集，进而提高红外有机传感器的灵敏度及其焦平面阵列器件的成像清晰度和解析度。一般性地，电子传输层的电子迁移率与空穴传输层的空穴迁移率的差异越小，红外有机光电传感器的灵敏度及其焦平面阵列器件的成像清晰度和解析度越高。
10、需要说明的是，所述红外有机光电传感器可以采用正装结构，也可以采用倒装结构。
11、其中，所述倒装结构，从下至上依次包括衬底、靠近衬底的阴极、电子传输层、光敏层、空穴传输层、阳极和封装层。
12、所述正装结构，从下至上依次包括衬底、靠近衬底的阳极、空穴传输层、光敏层、电子传输层、阴极和封装层。
13、所述阴极、阳极均可以由具有导电性的任意材料形成。
14、如果列举电极(阴极、阳极)的构成材料的示例，则可举出：铂、金、银、铝、铬、镍、铜、钛、镁、钙、钡、钠等金属或它们的合金；氧化铟和氧化锡等金属氧化物或其复合氧化物(例如氧化铟锡、氧化铟锌)；聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔等导电性高分子；在上述导电性高分子中添加盐酸、硫酸、磺酸等酸、fecl3等路易斯酸、碘等卤素原子、钠、钾等金属原子等的掺杂剂而成者；将金属粒子、炭黑、富勒烯、碳纳米管等导电性粒子分散于聚合物粘结剂等基质中的导电性复合材料等。电极的构成材料可以单独使用一种，也可以以任意的组合和比率组合使用两种以上。
15、优选地，电极具有捕获在光敏层内中产生的空穴和电子的功能。因此，作为电极的构成材料，在上述材料中，优选使用适于捕获空穴和电子的构成材料。如果列举适于捕获空穴的电极材料，则例如可举出：银、氧化铟锡等具有高功函数的材料。如果列举适于捕获电子的电极材料，则例如可举出：铝这样的具有低功函数的材料。
16、入射光可以从红外有机光电传感器的底部入射，也可以从顶部入射。
17、对于底入射的红外有机光电传感器，靠近衬底的阴极、或阳极，在所需波长范围内是透明或部分透明的，且电极的光学透过率要高于30％。靠近衬底的阴极、或阳极可以为透明金属氧化物(如氧化铟锡、氧化锌和铝掺杂氧化锌等)，或氮化物(如氮化钛)及相应金属的氮氧化合物。此外，靠近封装层的阳极、或阴极可以是较厚的金属材料，可以但不限于，铝、银、钛、钽、钼、铜、铬、金和镍等。
18、对于顶入射的红外有机光电传感器，靠近衬底的阴极、或阳极可以利用反射所需波长范围的入射光以优化在特定波段的光敏度，通过选择合适的金属材料可以同时获得所需的电导率和光学反射率。此外，靠近封装层的阳极、或阴极在所需波长范围是透明的或部分透明的，且电极的光学透过率要高于30％。除了薄金属及透明金属氧化物外，这里透明的或部分透明的靠近封装层的阳极、或阴极可以用纳米金属颗粒或纳米金属丝网实现。
19、在本实施例中，所述电极的形成方法没有限制。所述电极例如可以通过溶液成膜、溶胶-凝胶成膜、真空热蒸镀、原子层沉积、化学气相沉积、电沉积、阳极氧化法中的一种或多种干法工艺来形成。
20、所述衬底可以由任意材料形成。当光从衬底侧入射时，需要由透明性高的材料形成。
21、如果列举衬底的构成材料的示例，则可举出：玻璃、蓝宝石、二氧化钛等无机材料；聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚酰亚胺、尼龙、聚苯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、氟树脂、氯乙烯、聚乙烯、纤维素、聚偏二氯乙烯、芳族聚酰胺、聚苯硫醚、聚氨酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚降冰片烯等有机材料；纸、合成纸等纸材料；对不锈钢、钛、铝等金属赋予绝缘性而进行表面涂层或层压而成的材料等复合材料等。所述衬底的构成材料可以单独使用一种，也可以以任意的组合和比率组合使用两种以上。
22、所述衬底的形状和尺寸没有限制，可以任意设定。衬底的厚度如果太薄，则强度不足无法满足作为支撑部件的功能，如果太厚，则成本增加。衬底通常为10μm～50mm左右的膜状或板状。
23、所述封装层，以保证红外有机光电传感器在各种使用环境下及在目标寿命期间稳定工作。若红外有机光电传感器为底入射方式，此封装层无须光学透明。若红外有机光电传感器为顶部入射，此封装层应在工作波段透明，光学透过率应在30％之上。
24、所述封装层可用各种真空镀膜方法成膜，如热蒸镀，分子束镀膜或等离子体溅射，原子层沉积。也可采用液体成膜法制备，如滴涂、浸涂、旋涂和各种印刷方式。除选用一种材料，封装层也可用多层膜交替方式。除了可以改善封装性能，这种交替膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种红外有机光电传感器，所述红外有机光电传感器用于感光，所述传感器包括依次层叠设置的阴极、电子传输层、光敏层、空穴传输层、阳极；
2.根据权利要求1所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述电子传输层包括层叠设置的若干层电子传输亚层；若干层所述电子传输亚层的电子迁移率沿光敏层向阴极的方向逐渐递增；所述电子传输层的电子迁移率为若干层电子传输亚层组成的整体测得的迁移率。
3.根据权利要求2所述的红外有机光电传感器，其特征在于：靠近所述光敏层的电子传输亚层的电子迁移率大于光敏层中受体材料的电子迁移率。
4.根据权利要求2所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述电子传输亚层的材料包括有机化合物1、无机化合物1，或其组合；
5.根据权利要求2所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述电子传输亚层的厚度取值范围为5-200nm。
6.根据权利要求1所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述空穴传输层包括层叠设置的若干层空穴传输亚层；若干层所述空穴传输亚层的空穴迁移率沿光敏层向阳极的方向逐渐递增；所述空穴传输层的空穴迁移率为若干
7.根据权利要求6所述的红外有机光电传感器，其特征在于：靠近光敏层的空穴传输亚层的空穴迁移率大于光敏层中给体材料的空穴迁移率。
8.根据权利要求6所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述空穴传输亚层的材料包括有机化合物2、无机化合物2，或其组合；
9.根据权利要求6所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述空穴传输亚层的厚度取值范围为5nm-200nm。
10.根据权利要求1所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述电子传输层的电子迁移率的取值范围为1.0×10-5cm2·V-1·s-1～2.0×102cm2·V-1·s-1；所述空穴迁移率的取值范围为1.0×10-5cm2·V-1·s-1～2.0×102cm2·V-1·s-1。
11.一种红外有机光电传感器阵列，其特征在于：所述红外有机光电传感器阵列包括若干个像元，所述像元包括如权利要求1所述的红外有机光电传感器。
12.根据权利要求11所述的红外有机光电传感器阵列，其特征在于：所述红外有机光电传感器还包括衬底；所述衬底由硅基互补金属氧化物半导体晶体管或薄膜晶体管组成的像元读出电路。
13.一种红外有机光电传感器芯片，其特征在于：包括如权利要求11所述的红外有机光电传感器阵列。
...【技术特征摘要】
1.一种红外有机光电传感器，所述红外有机光电传感器用于感光，所述传感器包括依次层叠设置的阴极、电子传输层、光敏层、空穴传输层、阳极；
2.根据权利要求1所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述电子传输层包括层叠设置的若干层电子传输亚层；若干层所述电子传输亚层的电子迁移率沿光敏层向阴极的方向逐渐递增；所述电子传输层的电子迁移率为若干层电子传输亚层组成的整体测得的迁移率。
3.根据权利要求2所述的红外有机光电传感器，其特征在于：靠近所述光敏层的电子传输亚层的电子迁移率大于光敏层中受体材料的电子迁移率。
4.根据权利要求2所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述电子传输亚层的材料包括有机化合物1、无机化合物1，或其组合；
5.根据权利要求2所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述电子传输亚层的厚度取值范围为5-200nm。
6.根据权利要求1所述的红外有机光电传感器，其特征在于：所述空穴传输层包括层叠设置的若干层空穴传输亚层；若干层所述空穴传输亚层的空穴迁移率沿光敏层向阳极的方向逐渐递增；所述空穴传输层的空穴迁移率为若干层空穴传输亚层组成的整体测得的空穴迁移率。
7.根据权利要求6所述的红外有机光...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨喜业，董升，周志能，
申请(专利权)人：广州光达创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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