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TW201840011A - 光電探測器及其製備方法 - Google Patents

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TW201840011A
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魏洋
姜開利
范守善
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鴻海精密工業股份有限公司
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Abstract

本發明涉及一種光電探測器，包括一基底，一叉指電極層和一光活性層。所述基底，所述叉指電極層和所述光活性層依次層疊接觸設置。所述叉指電極層包括第一叉指電極和第二叉指電極，該第一叉指電極和第二叉指電極相互交錯設置。

Description

光電探測器及其製備方法
本發明涉及一種光電探測器及其製備方法。
光電探測器件由於具有製作成本低廉、材料來源廣泛以及易於與其它光電器件集成等優點，已經引起了廣泛的研究。現有的光電探測器一般具有兩個電極層，而該兩個電極層需要經過兩次沉積製備，製備方法相對複雜且製備得到的光電探測器厚度較厚。
有鑑於此，確有必要提供一種厚度較薄，且製備方法相對簡單的光電探測器及其製備方法。
一種光電探測器，包括一基底，一叉指電極層和一光活性層；所述基底，所述叉指電極層和所述光活性層依次層疊接觸設置，所述叉指電極層包括第一叉指電極和第二叉指電極，該第一叉指電極和第二叉指電極相互交錯設置。
一種光電探測器的製備方法，包括：提供一基底，在該基底表面形成叉指電極層；在該叉指電極層上蒸鍍形成光活性層。
相較於先前技術，本本發明提供的光電探測器採用叉指電極層結構簡單，有利於降低光電探測器的厚度。同時，本發明提供的光電探測器可一次形成叉指電極層，相比傳統光電探測器的單獨形成兩個電極層，製備工藝簡單，有利於提高效率降低成本。
以下將結合附圖對本發明的光電探測器及其製備方法作進一步的詳細說明。
請參閱圖1至圖2，本發明實施例提供一種光電探測器200。所述光電探測器200，包括一基底210，一叉指電極層220和一光活性層230。所述基底210，所述叉指電極層220和所述光活性層230依次層疊接觸設置。
該基底210為絕緣的硬質基底或柔性基底。該基底210可為透明基底，如玻璃基底、石英基底或透明的塑膠或樹脂基底。該基底210也可以為不透明基底，如矽基底。
該叉指電極層220為導電層。該叉指電極層220包括第一叉指電極221和第二叉指電極223。該第一叉指電極221和第二叉指電極223相互交叉設置。所述第一叉指電極221包括一第一連接部2213及連接在該第一連接部2213上的多個第一叉指部2211。該多個第一叉指部2211相互平行間隔設置。該第一連接部2213用於與外部電源連接。所述第二叉指電極223包括第二連接部2233及連接在該第二連接部2233上的多個第二叉指部2231。該多個第二叉指部2231相互平行間隔設置。該第二連接部2233用於與外部電源連接。該多個第一叉指部2211與該多個第二叉指部2231相互間隔且交錯設置。該第一叉指電極221和該第二叉指電極223的形狀不限，可根據實際需要進行選擇。相鄰的該第一叉指部2211與該第二叉指部2231之間的間隔為10微米以上。該叉指電極層220的厚度為50nm ~ 150nm。該第一叉指電極221和該第二叉指電極223的材料可為金屬、ITO、FTO或奈米碳管等。本實施例中，該叉指電極層220為500×500μm2 的正方形，該第一叉指電極221和該第二叉指電極223的材料為銅。相鄰的該第一叉指部2211與該第二叉指部2231之間的間隔為20微米。該叉指電極層220的厚度為50 nm。
該光活性層230的材料為鈣鈦礦結構的有機金屬半導體吸光材料。具體地，該有機金屬半導體吸光材料選自化學通式為ABX3中的一種或多種材料，其中A為有機胺類離子，如CH3 NH3 + 、C2 H5 NH3 + 及NH2 CH=NH2 + 中的一種或多種；B為二價的金屬離子，如Cu2+ 、Ni2+ 、Co2+ 、Fe2+ 、Mn2+ 、Cr2+ 、Pd2+ 、Cd2+ 、Ge2+ 、Sn2+ 、Pb2+ 、Eu2+ 之中的一種或多種；X為鹵素離子Cl- 、Br- 、I- 或擬鹵素離子CN- 、NCO- 、NCS- 、NCSe- 之中的一種或多種。該光活性層230的材料不限於上述材料，只要是在相同條件下氣化溫度低於奈米碳管的氣化溫度，且在蒸鍍過程中不與碳反應的光活性層材料即可，優選是氣化溫度小於或等於300℃的光活性層材料。本實施例中，該光活性層230的材料為CH3 NH3 PbI3 。
请参阅图3至图4，本发明实施例提供所述光电探测器200的制备方法，包括以下步骤： S1，提供所述基底210，在该基底210表面形成该叉指电极层220； S2，在该叉指电极层220上蒸镀形成该光活性层230。 在该方法中，所述光电探测器200在光电探测器制备装置100中制备。
在步骤S1中，在该基底210表面形成该叉指电极层220包括以下步骤：S11，清洗该基底210； S12，在基底210上蒸镀叉指电极薄膜； S13，在所述叉指电极薄膜上设置掩膜进行光刻； S14，去除掩膜形成叉指电极层。在步骤S12中，该叉指电极薄膜可通过现有的蒸镀、溅射、涂覆或铺设等方法制备。在步骤S13中，所述掩膜的图案可根据所需的叉指电极的图案选择。在步骤S14中，采用湿法腐蚀法去除掩膜，获得叉指电极层220。
在步骤S2中，在该叉指电极层220上蒸镀形成该光活性层230包括以下步骤： S21，提供一蒸发源110，该蒸发源110包括奈米碳管膜结构112及光活性层源材料114，该奈米碳管膜结构112为一载体，该光活性层源材料114设置在该奈米碳管膜结构112表面，通过该奈米碳管膜结构112承载； S22，将该蒸发源110与该叉指电极层220的表面相对且间隔设置，并向该奈米碳管膜结构112输入电磁波信号或电信号加热所述该奈米碳管膜结构112，使该光活性层源材料114蒸发，在该叉指电极层220上蒸镀形成该光活性层230。
在步骤S21中，该奈米碳管膜结构112为一载体，该光活性层源材料114设置在该奈米碳管膜结构112表面，通过该奈米碳管膜结构112承载。优选地，该奈米碳管膜结构112优选为自支撑结构，至少部分悬空设置，该光活性层源材料114设置在悬空的奈米碳管膜结构112表面。在一实施例中，步骤S21进一步包括提供两个相互间隔的支撑体120，分别设置在该奈米碳管膜结构112的两端，使该奈米碳管膜结构112在该两个支撑体120之间的部分悬空设置。
该奈米碳管膜结构112包括单层奈米碳管膜，或多层叠加的奈米碳管膜。每层奈米碳管膜包括多个大致相互平行的奈米碳管。该奈米碳管的延伸方向大致平行于该奈米碳管膜结构112的表面，该奈米碳管膜结构112具有较为均匀的厚度。具体地，该奈米碳管膜包括首尾相连的奈米碳管，是由多个奈米碳管通过范德华力相互结合并首尾相连形成的宏观膜状结构。该奈米碳管膜结构112及奈米碳管膜具有一宏观面积和一微观面积，该宏观面积指该奈米碳管膜结构112或奈米碳管膜在宏观上看作一膜状结构时所具有的膜面积，该微观面积指该奈米碳管膜结构112或奈米碳管膜在微观上看作由大量奈米碳管首尾相连搭接形成的多孔网状结构中所有能够用于担载光活性层源材料114的奈米碳管的表面积。
该奈米碳管膜优选是从奈米碳管阵列中拉取获得。该奈米碳管阵列为通过化学气相沉积的方法生长在该生长基底的表面。该奈米碳管阵列中的奈米碳管基本彼此平行且垂直于生长基底表面，相邻的奈米碳管之间相互接触并通过范德华力相结合。通过控制生长条件，该奈米碳管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。由于基本不含杂质且奈米碳管相互间紧密接触，相邻的奈米碳管之间具有较大的范德华力，足以使在拉取一些奈米碳管（奈米碳管片段）时，能够使相邻的奈米碳管通过范德华力的作用被首尾相连，连续不断的拉出，由此形成连续且自支撑的宏观奈米碳管膜。这种能够使奈米碳管首尾相连的从其中拉出的奈米碳管阵列也称为超顺排奈米碳管阵列。该生长基底的材料可以为P型硅、N型硅或氧化硅等适合生长超顺排奈米碳管阵列的基底。所述能够从中拉取奈米碳管膜的奈米碳管阵列的制备方法可参阅冯辰等人在2008年8月13日公开的中国专利申请CN101239712A。
从奈米碳管阵列中连续地拉出的该奈米碳管膜可以实现自支撑，该奈米碳管膜包括多个基本沿相同方向排列并首尾相连的奈米碳管。请参阅图5，在该奈米碳管膜中奈米碳管为沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在奈米碳管膜中大多数奈米碳管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数奈米碳管的整体延伸方向基本平行于该奈米碳管膜的表面。进一步地，所述奈米碳管膜中多数奈米碳管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多数奈米碳管中每一奈米碳管与在延伸方向上相邻的奈米碳管通过范德华力首尾相连，从而使该奈米碳管膜能够实现自支撑。当然，所述奈米碳管膜中存在少数随机排列的奈米碳管，这些奈米碳管不会对奈米碳管膜中大多数奈米碳管的整体取向排列构成明显影响。在本说明书中凡提及奈米碳管的延伸方向，均是指奈米碳管膜中大多数奈米碳管的整体延伸方向，即奈米碳管膜中奈米碳管的择优取向的方向。进一步地，所述奈米碳管膜可包括多个连续且定向排列的奈米碳管片段，该多个奈米碳管片段通过范德华力首尾相连，每一奈米碳管片段包括多个相互平行的奈米碳管，该多个相互平行的奈米碳管通过范德华力紧密结合。可以理解，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多数奈米碳管并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多数奈米碳管中并列的奈米碳管之间可能存在部分接触而部分分离的情况。实际上，该奈米碳管膜具有较多间隙，即相邻的奈米碳管之间具有间隙，使该奈米碳管膜可以具有较好的透明度及较大的比表面积。然而，相邻奈米碳管之间接触的部分以及首尾相连的奈米碳管之间连接的部分的范德华力已经足够维持该奈米碳管膜整体的自支持性。
所述自支撑是该奈米碳管膜不需要大面积的载体支撑，而只要一边或相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状或线状状态，即将该奈米碳管膜置于（或固定于）间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的奈米碳管膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过奈米碳管膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的奈米碳管而实现。
该奈米碳管膜具有较小且均匀的厚度，约为0.5奈米至10微米。由于该从奈米碳管阵列中拉取获得的奈米碳管膜仅靠奈米碳管间的范德华力即可实现自支撑并形成膜状结构，因此该奈米碳管膜具有较大的比表面积，优选地，该奈米碳管膜的比表面积为200平方米每克~2600平方米每克（采用BET法测得）。该直接拉取获得的奈米碳管膜的单位面积质量约为0.01克每平方米~0.1克每平方米，优选为0.05克每平方米（此处的面积指奈米碳管膜的宏观面积）。由于该奈米碳管膜具有较小的厚度，且奈米碳管自身的热容小，因此该奈米碳管膜具有较小的单位面积热容（如小于2×10-4焦耳每平方厘米开尔文）。
该奈米碳管膜结构112可包括多层奈米碳管膜相互叠加，层数优选为小于或等于50层，更优选为小于或等于10层。在该奈米碳管膜结构112中，不同的奈米碳管膜中的奈米碳管的延伸方向可以相互平行或交叉设置。请参阅图6，在一实施例中，该奈米碳管膜结构112包括至少两层相互层叠的奈米碳管膜，该至少两层奈米碳管膜中的奈米碳管分别沿两个相互垂直方向沿伸，从而形成垂直交叉。
该光活性层源材料114可以通过溶液法、沉积法、蒸镀法、电镀法或化学镀法等方法担载在该奈米碳管膜结构112表面。该沉积法可以为化学气相沉积或物理气相沉积。在优选的实施例中，可通过溶液法在该奈米碳管膜结构112表面担载该光活性层源材料114，具体包括以下步骤： S211，将该光活性层源材料114溶于或均匀分散于一溶剂中，形成混合物； S212，将该混合物均匀附着于该奈米碳管膜结构112表面；以及 S213，将附着在该奈米碳管膜结构112表面的混合物中的溶剂蒸干，从而将该光活性层源材料114均匀的附着在该奈米碳管膜结构112表面。
步骤S211中，所述混合物可为一溶液或悬浮液。步骤S213中，该光活性层源材料114附着在该奈米碳管膜结构112表面的方法可以为喷涂法、旋转涂覆法或浸渍法。
当该光活性层源材料114包括多种材料时，该步骤S211可以包括使该多种材料在溶剂中按预定比例预先混合均匀的步骤，从而使担载在奈米碳管膜结构112不同位置上的该多种材料均具有该预定比例。
请参阅图7及图8，在本实施例中，该步骤S21包括：将甲基碘化铵和碘化铅按照化学计量比均匀分散在有机溶剂中形成分散液；将该分散液喷涂在该奈米碳管膜结构112表面；以及将该奈米碳管膜结构112表面的有机溶剂蒸干。该喷涂和蒸干的步骤可以反复进行多次，以使该光活性层源材料114在该奈米碳管膜结构112表面具有所需的担载量。
该光活性层源材料114附着在该奈米碳管膜结构112表面。在宏观上该光活性层源材料114可以看作一层状结构形成在该奈米碳管膜结构112的至少一个表面，优选为设置在该奈米碳管膜结构112的两个表面。该光活性层源材料114与该奈米碳管膜结构112形成的复合膜的宏观厚度优选为小于或等于100微米，更优选为小于或等于5微米。由于承载在单位面积奈米碳管膜结构112上的光活性层源材料114的量可以非常少，在微观上该光活性层源材料114可以为奈米级尺寸的颗粒状或奈米级厚度的层状，附着在单根或少数几根奈米碳管表面。例如该光活性层源材料114为颗粒状，粒径尺寸约为1奈米~500奈米，附着在首尾相连的奈米碳管中的单根奈米碳管112表面。或者该光活性层源材料114为层状，厚度尺寸约为1奈米~500奈米，附着在首尾相连的奈米碳管中的单根奈米碳管表面。该层状的光活性层源材料114可以完全包覆该单根奈米碳管。该光活性层源材料114在该奈米碳管膜结构112不但与光活性层源材料114的量有关，也与光活性层源材料114的种类，以及与奈米碳管的浸润性能等多种因素相关。例如，当该光活性层源材料114在该奈米碳管表面不浸润时，易于形成颗粒状，当该光活性层源材料114在该奈米碳管表面浸润时，则易于形成层状。另外，当该光活性层源材料114是粘度较大的有机物时，也可能在该奈米碳管膜结构112表面形成一完整连续的薄膜。无论该光活性层源材料114在该奈米碳管膜结构112表面的形貌如何，单位面积的奈米碳管膜结构112担载的光活性层源材料114的量应较少，使输入电信号或电磁波信号能够在瞬间（优选为1秒以内，更优选为10微秒以内）将该光活性层源材料114完全气化。该光活性层源材料114均匀的设置在该奈米碳管膜结构112表面，使该奈米碳管膜结构112不同位置的光活性层源材料114担载量基本相等。
在该步骤S22中，该蒸发源110与该叉指电极层220的表面相对且间隔设置。该叉指电极层220的表面各处均与该奈米碳管膜结构112保持基本相等的间隔，即该奈米碳管膜结构112基本平行于该叉指电极层220的表面。具体地，该设置有光活性层源材料114的奈米碳管膜结构112与该叉指电极层220的表面相对且间隔设置，间距优选为1微米~10毫米。该奈米碳管膜结构112的宏观面积大于或等于该叉指电极层220的表面的面积，从而使蒸镀时，光活性层源材料114的气体可以在基本相同的时间内到达该叉指电极层220的表面。
该步骤S22可以在空气中进行，在优选的实施例中，该步骤S22可进一步包括将该蒸发源110及光活性层源材料114设置在真空室130中，在真空中向该奈米碳管膜结构112输入电磁波信号或电信号，使该光活性层源材料114蒸发，在该叉指电极层220上蒸镀形成光活性层230。
由于该蒸发源110与该叉指电极层220的表面相对且间隔设置，且该间隔距离较近，且向该奈米碳管膜结构112输入电磁波信号或电信号能够使担载在该奈米碳管膜结构112上的光活性层源材料114在一瞬间全部蒸发，并迅速附着在该叉指电极层220的表面，因此，达到该叉指电极层220的表面任意局部位置的光活性层源材料114就是与该叉指电极层220的表面局部位置对应设置的奈米碳管膜结构112的局部位置的全部光活性层源材料114。由于该奈米碳管膜结构112各处担载的光活性层源材料114的量相同，即均匀担载，在该叉指电极层220的表面形成的光活性层230各处具有均匀的厚度，也就是形成的光活性层230的厚度和均匀性由该光活性层源材料114在该奈米碳管膜结构112担载的量和均匀性决定。当该光活性层源材料114包括多种材料时，该奈米碳管膜结构112各处担载的各种材料的比例相同，则在该奈米碳管膜结构112与该叉指电极层220的表面之间各局部位置的光活性层源材料114气体中各种材料的比例相同，使各局部位置能够发生均匀的反应，从而在该叉指电极层220表面形成均匀的光活性层230。
当向该奈米碳管膜结构112输入电磁波信号时，可进一步包括提供一电磁波信号输入装置140，向该奈米碳管膜结构112发出电磁波信号，该电磁波信号输入装置140可以设置在该真空室130中或设置在该真空室130之外，只要能够使发出的电磁波信号传递至该奈米碳管膜结构112即可。奈米碳管对电磁波的吸收接近绝对黑体，对于各种波长的电磁波具有均一的吸收特性。该电磁波信号的平均功率密度在100mW/mm2 ~20W/mm2 范围内。该奈米碳管膜结构112由于具有较小的单位面积热容，从而迅速根据该电磁波信号产生热响应而升温，由于该奈米碳管膜结构112具有较大的比表面积，可以迅速的与周围介质进行热交换，该奈米碳管膜结构112产生的热信号可以迅速加热该光活性层源材料114至蒸发或升华温度。由于该光活性层源材料114在该奈米碳管膜结构112的单位宏观面积的担载量较小，该热信号可以在一瞬间使该光活性层源材料114完全气化。
请参阅图9，当向该奈米碳管膜结构112输入电信号时，可进一步包括提供第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152，该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152相互间隔并分别与该奈米碳管膜结构112电连接。优选地，该奈米碳管膜结构112在该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152之间悬空设置。该奈米碳管膜结构112为一电阻性元件，具有较小的单位面积热容，且具有较大比表面积及较小厚度。优选地，该奈米碳管膜结构112的单位面积热容小于2×10-4 焦耳每平方厘米开尔文，更优选为小于1.7×10-6 焦耳每平方厘米开尔文，比表面积大于200平方米每克，厚度小于100微米。该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152向该奈米碳管膜结构112输入电信号，由于具有较小的单位面积热容，该奈米碳管膜结构112可以将输入的电能快速转换为热能，使自身温度快速升高，由于具有较大的比表面积及较小的厚度，该奈米碳管膜结构112可以与光活性层源材料114进行快速的热交换，使光活性层源材料114迅速被加热至蒸发或升华温度。
该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152与该奈米碳管膜结构112电连接，优选为直接设置在该奈米碳管膜结构112表面。该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152向该奈米碳管膜结构112通入一电流，优选为对该奈米碳管膜结构112进行直流通电。相互间隔的第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152可分别设置在该奈米碳管膜结构112两端。
在优选的实施例中，该奈米碳管膜结构112中至少一层奈米碳管膜中奈米碳管的延伸方向为从第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152方向延伸。该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152可具有一定强度，同时起到支撑该奈米碳管膜结构112的作用，例如该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152可以为导电棒或导电丝，则所述支撑体120可以省略。
在该步骤S22中，该电信号通过该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152输入该奈米碳管膜结构112。当该电信号为直流电信号时，该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152分别与直流电信号源的正极和负极电连接。当该电信号为交流电信号时，该第一电信号输入电极150及第二电信号输入电极152中一电极与交流电信号源电连接，另一电极接地。向该蒸发源110中输入的电信号的功率能够使该奈米碳管膜结构112的响应温度达到该光活性层源材料114的气化温度，该功率取决于奈米碳管膜结构112的宏观面积S和需要达到的温度T，所需功率可根据公式σT4S计算，σ为Stefan-Boltzmann常数，奈米碳管膜结构112面积越大温度越高需要的功率越大。该奈米碳管膜结构112由于具有较小的单位面积热容，从而迅速根据该电信号产生热响应而升温，由于该奈米碳管膜结构112具有较大的比表面积，可以迅速的与周围介质进行热交换，该奈米碳管膜结构112产生的热信号可以迅速加热该光活性层源材料114。由于该光活性层源材料114在该奈米碳管膜结构112的单位宏观面积的担载量较小，该热信号可以在一瞬间使该光活性层源材料114完全气化。
请参阅图10及图11，在本实施例中，对该奈米碳管膜结构112通电，该奈米碳管膜结构112温度迅速升高，使表面的甲基碘化铵及碘化铅的混合物瞬间气化，在该叉指电极层220的表面形成一钙钛矿结构CH3 NH3 PbI3 薄膜。该蒸发源110通电后的结构如图10所示，可以看到该奈米碳管膜结构112表面的甲基碘化铵及碘化铅的混合物蒸发后该奈米碳管膜结构112仍维持原有的首尾相连的奈米碳管形成的网络状结构。该甲基碘化铵和碘化铅在气化后发生化学反应，在叉指电极层220表面生成厚度均匀的薄膜形貌如图11所示。请参阅图12，对蒸镀生成的薄膜进行XRD测试，可以从XRD图谱中判断得到的薄膜材料为钙钛矿结构CH3NH3PbI3。
本发明提供的光电探测器200采用叉指电极层220，结构简单，有利于降低光电探测器200的厚度。同时，本发明提供的光电探测器200可一次形成叉指电极层220，相比传统光电探测器的单独形成两个电极层，制备工艺简单，有利于提高效率降低成本。
请参阅图13及图14，本发明实施例提供光电探测器阵列300的制备方法，包括以下步骤： S10，提供一基底310，在该基底210表面形成该叉指电极层320； S20，在该基底310上形成一图案化掩膜层340，该图案化掩膜层340覆盖该基底310及至少一部分该叉指电极层320； S30，提供一蒸发源110，该蒸发源110包括奈米碳管膜结构112及光活性层源材料114，该奈米碳管膜结构112为一载体，该光活性层源材料114设置在该奈米碳管膜结构112表面，通过该奈米碳管膜结构112承载； S40，将该蒸发源110与该叉指电极层320的表面相对且间隔设置，并向该奈米碳管膜结构112输入电磁波信号或电信号加热所述该奈米碳管膜结构112，使该光活性层源材料114蒸发，在未被该图案化掩膜层340覆盖暴露在外的该叉指电极层320上蒸镀形成该光活性层330； S50，去除该图案化掩膜层340形成光电探测器阵列300。
光电探测器阵列300的制备方法中的步骤S10与光电探测器200的制备方法中的步骤S1基本相同。不同之处在于用于形成叉指电极层320的掩膜的图案不同。本实施例中，该叉指电极层320包括多个子叉指电极层325。每个子叉指电极层325的结构与叉指电极层220的结构基本相同状。请参阅图14，具体地，每个子叉指电极层325包括第一叉指电极321和第二叉指电极323。所述第一叉指电极321包括一第一连接部3213及连接在该第一连接部2213上的多个第一叉指部3211。该多个第一叉指部3211相互平行间隔设置。该第一连接部3213用于与外部电源连接。所述第二叉指电极323包括第二连接部3233及连接在该第二连接部3233上的多个第二叉指部3231。该多个第二叉指部3231相互平行间隔设置。该第二连接部3233用于与外部电源连接。该多个第一叉指部3211与该多个第二叉指部3231相互间隔且交错设置。该第一叉指电极221和该第二叉指电极223的形状不限，可根据实际需要进行选择。本实施例中，该第一连接部3213和该第二连接部3233为一“L”状结构体，该第一叉指部3211和该第二叉指部3231为长方形状条带。
在步骤S20中，该图案化掩膜层340覆盖该基底310及至少一部分该叉指电极层320。优选地，该图案化掩膜层340覆盖该基底310及叉指电极的连接部。即，该图案化掩膜层340覆盖该基底310及第一连接部3213和该第二连接部3233。该图案化掩膜层340的材料可为金属，例如不锈钢，铝合金等。该图案化掩膜层340具有多个通孔，该通孔与子叉指电极层325一一对应，且该通孔的尺寸略小于子叉指电极层325的尺寸，以便使掩膜层340在覆盖该子叉指电极层325的连接部的同时使其他部分暴露在外。通孔的尺寸及子叉指电极层325的尺寸可根据需要形成该光活性层330的尺寸进行选择。本实施例中，第一连接部3213和该第二连接部3233为“L”状结构体，该图案化掩膜层340覆盖该第一连接部3213和该第二连接部3233的“L”状结构体的突部326及该基底310。该图案化掩膜层340的通孔为500×500μm2 正方形。该图案化掩膜层340的材料为不锈钢。在步骤20中，直接将图案化的不锈钢层设置在基底310上，覆盖该基底310及至少一部分该叉指电极层320上。
光电探测器阵列300的制备方法中的步骤S30与光电探测器200的制备方法中的步骤S21相同。
光电探测器阵列300的制备方法中的步骤S40与光电探测器200的制备方法中的步骤S22基本相同，不同之处在于在未被该图案化掩膜层340覆盖暴露在外的叉指电极层320上蒸镀形成该光活性层330。
在步骤S40中，去除该图案化掩膜340后，该子叉指电极层325未被该光活性层330覆盖的部分裸露在外，用于连接电源。本实施例中，直接移动去除该图案化掩膜340后，该第一连接部3213和该第二子连接部3233的“L”状结构体的突部326未被该光活性层330覆盖裸露在外。
本发明提供的光电探测器采用叉指电极层，结构简单，有利于降低光电探测器的厚度。同时，本发明提供的光电探测器可一次形成叉指电极层，相比传统光电探测器的单独形成两个电极层，制备工艺简单，有利于提高效率降低成本。另外，本发明实施例将自支撑的奈米碳管膜作为光活性层源材料的载体，利用该奈米碳管膜极大的比表面积及自身的均匀性，使承载在该奈米碳管膜上的光活性层源材料在蒸发前即实现较为均匀的大面积分布。在蒸发的过程中利用该自支撑奈米碳管膜在电磁波信号或电信号的作用下瞬时加热的特性，在极短的时间将光活性层源材料完全气化，从而形成均匀且大面积分布的气态光活性层源材料。该叉指电极层表面与该奈米碳管膜间隔距离短，使承载在该奈米碳管膜上的光活性层源材料基本上均能得到利用，有效节约了光活性层源材料，提高了蒸镀速度及均匀性。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
100‧‧‧光電探測器製備裝置
110‧‧‧蒸發源
112‧‧‧奈米碳管膜結構
114‧‧‧光活性層源材料
120‧‧‧支撐體
130‧‧‧真空室
140‧‧‧電磁波信號輸入裝置
150‧‧‧第一電信號輸入電極
152‧‧‧第二電信號輸入電極
160‧‧‧圖案化柵網
200‧‧‧光電探測器
210, 310‧‧‧基底
220，320‧‧‧叉指電極層
221，321‧‧‧第一叉指電極
2211，3211‧‧‧第一叉指部
2213，3213‧‧‧第一連接部
223，323‧‧‧第二叉指電極
2231, 3231‧‧‧第二叉指部
2233，3233‧‧‧第二連接部
230，330‧‧‧光活性層
300‧‧‧光電探測器陣列
325‧‧‧子叉指電極層
326‧‧‧突部
圖1為本發明實施例光電探測器的結構示意圖。
圖2為本發明實施例光電探測器的叉指電極層的結構示意圖。
圖3為本發明實施例光電探測器製備方法的流程圖。
圖4為本發明實施例光電探測器製備裝置的結構示意圖。
圖5為本發明實施例從奈米碳管陣列中拉取獲得的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。
圖6為本發明一實施例奈米碳管膜結構的掃描電鏡照片。
圖7及圖8為不同解析度下本發明一實施例的蒸發源的掃描電鏡照片。
圖9為本發明另一實施例光電探測器製備裝置的結構示意圖。
圖10為本發明一實施例蒸鍍後的蒸發源的掃描電鏡照片。
圖11為本發明一實施例形成的光活性層的掃描電鏡照片。
圖12為本發明一實施例形成的光活性層的XRD圖譜。
圖13為本發明實施例光電探測器陣列製備方法的過程示意圖。
圖14為本發明一實施例光電探測器陣列的子叉指電極層的結構示意圖。
無

Claims (15)

  1. 一種光電探測器，其特徵在於，該光電探測器包括一基底，一叉指电极层和一光活性层；所述基底，所述叉指电极层和所述光活性层依次层叠接触设置，所述叉指电极层包括第一叉指电极和第二叉指电极，該第一叉指电极和第二叉指电极相互交錯設置。
  2. 如請求項第1項所述之光电探测器，其中，所述第一叉指电极包括一第一连接部及連接在該第一連接部上的多个第一叉指部，所述多个第一叉指部相互平行间隔设置；所述第二叉指电极包括第二连接部及連接在該第二连接部上的多个第二叉指部，所述多个第二叉指部相互平行间隔设置；所述多个第一叉指部与所述多个第二叉指部相互间隔且交错设置。
  3. 如請求項第2項所述之光电探测器，其中，相鄰的所述第一叉指部與所述第二叉指部之間的間隔為20微米。
  4. 如請求項第1項所述之光电探测器，其中， 該叉指電極層的厚度為50nm ~ 150nm。
  5. 一種光電探測器的製備方法，包括： S1，提供一基底，在該基底表面形成叉指电极层； S2，在該叉指電極層上蒸鍍形成光活性層。
  6. 如請求項第5項所述之光电探测器的制备方法，其中，在该基底表面形成该叉指电极层包括以下步骤： S11，清洗該基底； S12，在該基底上蒸鍍叉指電極薄膜； S13，在所述叉指電極薄膜上設置掩膜進行光刻； S14，去除掩膜形成叉指電極層。
  7. 如請求項第5項所述之光电探测器的制备方法，其中，在該叉指電極層上蒸鍍形成所述光活性層包括以下步骤： S21，提供一蒸發源，該蒸發源包括奈米碳管膜結構及光活性層源材料，該奈米碳管膜結構為一載體，該光活性層源材料設置在該奈米碳管膜結構表面，通過該奈米碳管膜結構承載，該光活性層源材料為該光活性層的材料或者用於形成該光活性層的前驅體，該前驅體在蒸鍍的過程中反應生成該光活性層； S22，將該蒸發源與該叉指电极层的表面相對且間隔設置，並向該奈米碳管膜結構輸入電磁波信號或電信號，使該光活性層源材料蒸發，在該叉指電極層上蒸鍍形成光活性層。
  8. 如請求項第7項所述之光电探测器的制备方法，其中，该光活性层源材料通过溶液法、沉积法、蒸镀法、电镀法或化学镀法承载在该奈米碳管膜结构表面。
  9. 如請求項第8項所述之光电探测器的制备方法，其中，在该奈米碳管膜结构表面承载该光活性层源材料包括以下步骤： S211，将该光活性层源材料溶于或均匀分散于一溶剂中，形成混合物； S212，将该混合物均匀附着于该奈米碳管膜结构表面；以及 S213，将附着在该奈米碳管膜结构表面的混合物中的溶剂蒸干，从而将该光活性层源材料均匀的附着在该奈米碳管膜结构表面。
  10. 如請求項第9項所述之光电探测器的制备方法，其中，所述步骤S211包括使多种材料在溶剂中按预定比例预先混合均匀的步骤，从而使担载在奈米碳管膜结构不同位置上的该多种材料均具有该预定比例。
  11. 如請求項第7項所述之光电探测器的制备方法，其中，该步骤S23进一步包括将该蒸发源及光活性层源材料设置在真空室中，在真空中向该奈米碳管膜结构输入所述电磁波信号或电信号的步骤。
  12. 如請求項第11項所述之光电探测器的制备方法，其中，当向该奈米碳管膜结构输入电磁波信号时，进一步包括提供一电磁波信号输入装置，使该电磁波信号输入装置向该奈米碳管膜结构发出电磁波信号的步骤。
  13. 如請求項第11項所述之光电探测器的制备方法，其中，当向该奈米碳管膜结构输入电信号时，进一步包括提供第一电信号输入电极及第二电信号输入电极，使该第一电信号输入电极及第二电信号输入电极相互间隔并分别与该奈米碳管膜结构电连接的步骤。
  14. 如請求項第7項所述之光电探测器的制备方法，其中，该蒸发源与該叉指电极层的表面之间的间距为1微米~10毫米。
  15. 如請求項第7項所述之光电探测器的制备方法，其中，该奈米碳管膜结构的单位面积热容小于2×10-4 焦耳每平方厘米开尔文，比表面积大于200平方米每克。
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