【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，涉及一种基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器、阵列及芯片。
技术介绍
1、光电探测器的基本结构是：电极、光敏层、电极，通常而言光电探测器具有pn结或肖特基结。光电探测器的工作机理是：入射光引发光敏层价带电子跃迁至导带形成光生电子与光生空穴，在pn结(或肖特基结)及外加偏压的作用下，光生电子与光生空穴被相反方向地传输、收集至阴极与阳极，从而在电路中产生电信号。
2、在如今的光电探测器中，通常会引入功能层来提升器件性能；例如空穴传输层、电子传输层、空穴收集层、电子收集层、空穴阻挡层、电子阻挡层等功能层。光态条件下，器件中光生电子运动路径为：光敏层、电子传输层和/或收集层、阴极；光生空穴运动路径为：光敏层、空穴传输层和/或收集层、阳极。暗态条件下，光敏层基本不产生光生电子与光生空穴，但是普遍会产生暗电流；在外置偏压下，暗电流主要来源于从电极注入的载流子。
3、而如何有效的降低光电探测器的暗电流，从而提升光电探测器的探测性能，成为亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术为了能有效的降低光电探测器的暗电流，提供了一种基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，包括阴极、阳极、设置在阴极与阳极之间的光敏层、设置在阴极与光敏层之间的电子传输层、设置在光敏层与阳极之间的空穴传输层；
4、还包括
5、所述离子电子杂化半导体层设置在空穴传输层与阳极之间；
6、所述离子电子杂化半导体层包括离子电子杂化半导体材料；所述离子电子杂化半导体(hies)材料由具有半导体特性的共轭聚合物主链、能够传导离子的侧链以及两种或两种以上的对离子组成，具备同时传导离子和电子的能力。
7、在本专利技术中，所述侧链和对离子不仅可以调节阳极界面的功函数和势垒，还可以掺杂材料的共轭主链，进而改变载流子的传输特性和能级结构。这种独特的双重功能特性使得hies能够实现精确的功函数调控和界面优化。
8、本专利技术中，可以引入具有不同对离子比例的离子电子杂化半导体(hies)，如pfn-brx(barf4)1-x、pfn-(blm4)x(barf4)1-x、pndit-f3n-brx(barf4)1-x、pndit-f3n-(blm4)x(barf4)1-x，通过改变离子占比x，可以精准且连续调节阳极的功函数，从而调控反向偏置电压下外部载流子的注入；同时该离子电子杂化半导体(hies)层可以钝化阳极与空穴传输层之间的界面缺陷；通过上述两种作用进而抑制反向偏置电压下的暗电流。
9、优选地，所述离子电子杂化半导体层的lumo能级高于阳极的功函数，且高于空穴传输层的lumo能级。
10、所述离子电子杂化半导体层的lumo能级高于阳极的功函数、及高于空穴传输层的lumo能级，导致阳极与空穴传输层之间的势垒提高，从而有效的阻挡外部电子通过空穴传输层注入光敏层，由此降低在暗态下的暗电流。
11、优选地，所述离子电子杂化半导体层的lumo能级低于阳极的功函数，且低于空穴传输层的lumo能级。
12、本专利技术中，由于引入的离子电子杂化半导体层的lumo能级低于阳极的功函数、和低于空穴传输层的lumo能级，导致离子电子杂化半导体层与空穴传输层之间的势垒增大，从而提高了外部注入电子从阳极到空穴传输层的势垒，进而有效的阻挡外部电子的注入，由此能有效的降低在暗态下的暗电流。
13、进一步地，所述离子电子杂化半导体材料的共轭聚合物主链与侧链包括但不限于以下一种：
14、
15、其中，x-表示对离子。
16、在本专利技术中，所述离子电子杂化半导体层由溶液加工法制备，比如旋涂、刮涂、喷墨打印等等。
17、优选地，所述对离子包括但不限于以下两种或两种以上：
18、x-＝f-，cl-，br-，i-，cf3so3-，blm4-，barf4-，hcoo-，aco-，tfo-，ho-，ox2-，co32-，so32-，so42-，po43-
19、
20、所述空穴传输层包括单层或多层空穴传输亚层；所述空穴传输亚层包括有机空穴传输材料、有机空穴传输材料与电子传输材料所共混所形成的本体异质结、或无机金属化合物。
21、所述无机金属化合物包括氧化钨、氧化钼、氧化钒、氧化铬、氧化镍、氧化铜、氧化亚铜、硫氰酸亚铜、硫化铜、碘化铜、酞菁铜，或以上材料的混合物或复合物。
22、优选地，所述光敏层包括一个由单相膜或d/a本体异质结共混膜形式的有机半导体、单相或量子点纳米粒子形式的无机半导体或化合物半导体，或以混合形式或薄膜堆叠形式组合；其中，d表示有机给体半导体材料；a表示有机受体半导体材料；
23、其中，所述无机半导体包括晶体或多晶形式的si、ge、sige、cuinsxse2-x(0≤x≤2)、cuinga(s,se)、pbs、pbi2、pbi3、ingaas的纳米量子点、纳米量子薄膜或单相膜；
24、所述有机半导体包括一种或多种用作电子供体(d)的有机给体半导体材料、一种或多种用作电子受体(a)的有机受体半导体材料组成d/a的有机共混物。
25、其中，所述有机给体半导体材料包括：p1、聚[[2,6'-4,8-二[5-乙基己基苯基]苯并[1,2-b与3,3-b]二噻吩][[3-氟-2[(2-乙基己基)羰基]噻吩[3,4-b]噻吩二基]](ptb7-th)、聚[4,8-双[[2-乙基己基]氧]苯并二噻吩-2,6-二基-乙基己基]羰基]噻吩并噻吩-4,6-二基](ptb7)、聚[[4,8-二[5-(2-乙基己基)-4-氟-2-噻吩并]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-2,6-二基]-2,5-噻吩二基[5,7-二(2-乙基己基)-4,8-二氧-4h,8h-苯并[1,2-c:4,5-c′]二噻吩-1,3-二基]-2,5-噻吩二基](pm6)等；
26、
27、所述有机受体半导体材料包括：y6-bo、y7、cotic-4f、ieico-4f、2,2’-((12,13-双(2-丁基)-3,9-二十一烷基-12,13-二氢-[1,2,5]噻二唑并[3,4-e]thieno[2”，3“:4’，5’]thieno[2’，3’:4,5]吡咯并[3,2-g]thieno[2’，3’:4,5]吲哚-2,10-二基)双(6,7-二氟-4-氧代萘-3(4h)-基-1(4h)-亚甲基)二丙二腈(z1)、pc71bm、pc61bm等。
28、在本专利技术中，还包括设置在阳极远离离子电子杂化半导体层一侧、或设置在阴极远离电子传输层一侧的基底；所述基底选自玻璃、石英、硅、氧化硅或氮化硅。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：包括阴极、阳极、设置在阴极与阳极之间的光敏层、设置在阴极与光敏层之间的电子传输层、设置在光敏层与阳极之间的空穴传输层；
2.根据权利要求1所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述离子电子杂化半导体层的LUMO能级高于阳极的功函数，且高于空穴传输层的LUMO能级。
3.根据权利要求1所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述离子电子杂化半导体层的LUMO能级低于阳极的功函数，且低于空穴传输层的LUMO能级。
4.根据权利要求2或3任一项所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述离子电子杂化半导体材料的共轭聚合物主链与侧链包括但不限于以下一种：
5.根据权利要求4所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述对离子包括但不限于以下两种或两种以上：
6.根据权利要求2或3任一项所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述空穴传输层包括单层或多层空穴传输亚层；所述空穴传输亚层包括有机空
7.根据权利要求1所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述光敏层包括一个由单相膜或D/A本体异质结共混膜形式的有机半导体、单相或量子点纳米粒子形式的无机半导体或化合物半导体，或以混合形式或薄膜堆叠形式组合；其中，D表示有机给体半导体材料；A表示有机受体半导体材料；
8.一种基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器阵列，其特征在于：所述红外光电探测器阵列包括若干个像素，所述像素包括如权利要求1所述的基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器。
9.根据权利要求8所述的基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器阵列，其特征在于：所述红外光电探测器还包括基底；所述基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素读出电路。
10.一种基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器焦平面阵列成像芯片，其特征在于：包括如权利要求8所述的基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器阵列。
...【技术特征摘要】
1.一种基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：包括阴极、阳极、设置在阴极与阳极之间的光敏层、设置在阴极与光敏层之间的电子传输层、设置在光敏层与阳极之间的空穴传输层；
2.根据权利要求1所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述离子电子杂化半导体层的lumo能级高于阳极的功函数，且高于空穴传输层的lumo能级。
3.根据权利要求1所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述离子电子杂化半导体层的lumo能级低于阳极的功函数，且低于空穴传输层的lumo能级。
4.根据权利要求2或3任一项所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述离子电子杂化半导体材料的共轭聚合物主链与侧链包括但不限于以下一种：
5.根据权利要求4所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述对离子包括但不限于以下两种或两种以上：
6.根据权利要求2或3任一项所述基于离子电子杂化半导体的红外光电探测器，其特征在于：所述空穴传输层包括单层或多层空穴传...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞，杨喜业，曹云皓，董升，
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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