[发明专利]基于有机p-n结的红外探测器件及其制作方法与使用该器件的红外图像探测器

说明书

技术领域

本发明涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种基于有机p-n结的红外探测器件及其制作方法与使用该器件的红外图像探测器。 

背景技术

红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在760纳米至1毫米之间，是波长比红光长的非可见光。红外线在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途，例如光纤通信的850、1330、1550nm窗口波长都位于红外波段内。另外，红外波段还涉及到数据处理、储存、安全标记、红外探测以及红外制导等方面的应用。 

红外探测器（Infrared Detector）是将入射的红外线信号转变成电信号输出的器件。红外线是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到，故要察觉红外线的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外线照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外线的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应，这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。将不可见的红外线探测出并将其转换为可测量的信号的技术称为红外探测技术。 

红外探测技术具有如下几个优点： 

1、环境适应性优于可见光，尤其是在夜间和恶劣天气下的工作能力； 

2、隐蔽性好，一般都是被动接收目标的信号，比雷达和激光探测安全且保密性强，不易被干扰； 

3、由于是对目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光； 

4、与雷达系统相比，红外系统具有体积小，重量轻，功耗低等特点； 

5、探测器从单元发展到多元、从多元发展到焦平面，进而发展了种类繁多的探测器和系统，从单波段探测向多波段探测发展，从制冷型探测器发展到室温探测器，光谱响应从短波扩展到长波； 

6、由于红外探测技术有其独特的优点从而使其在军事国防和民用领域得到了广泛的研究和应用，尤其是在军事需求的牵引和相关技术发展的推动下，作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。 

现有的红外探测器分为红外热探测器与红外光电探测器。 

红外光电探测器吸收光子后，本身发生电子状态的改变，从而引起内光电效应和外光电效应等光子效应，从光子效应的大小可以测定被吸收的光子数。具体分为光电导探测器、光伏探测器、光发射-Schottky势垒探测器、量子阱探测器（QWIP）。现有红外光电探测器制备所需的原料价格较为昂贵，生产成本高。 

红外热探测器吸收红外线后，温度升高，可以使探测材料产生温差电动势、电阻率变化，自发极化强度变化，或者气体体积与压强变化等，通过测量这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。通过分别利用上述不同性能可以制成多种热探测器。 

随着红外焦平面阵列技术的迅速发展，美、英、法、德、日、加拿大、以色列等西方发达国家都在竞相研制和生产先进的红外焦平面阵列摄像仪，其中美国在红外焦平面阵列传感器的发展水平方面处于遥遥领先地位，其焦平面阵列规模已大达2048×2048元，已接近于可见光硅。 

在电荷耦合元件（Charge-coupled Device，CCD）摄像阵列方面，日本是世界上最先实现了100万像元集成度的单片式红外焦平面阵列。在品种方面，从HgCdTe、InSb、GaAlAs/GaAs量子阱和PtSi到非致冷红外焦平面阵列等种类产品推向市场，抢占商机。近几年来，中国的红外成像技术得到突飞猛进的发展，与西方国家的技术水平差距正在逐步缩小，有些设备的先进性也可同西方国家的技术水平同步。如目前己能生产面积小于30μm²的1000×1000像素的探测器阵列，由于采用了基于锑化铟的新器件，目前己达到了分辨率小于0.01℃的温差，使对目标的识别达到更高的水平。 

但，红外热成像技术存在如下缺点： 

①图像对比度低，分辨细节能力较差 

由于红外热成像仪靠温差成像，而一般目标温差都不大，因此红外热图像对比度低，使分辨细节能力变差。 

②不能透过透明的障碍物看清目标，如窗户玻璃 

由于红外热成像仪靠温差成像，而像窗户玻璃这种透明的障碍物，使红外热成像仪探测不到其后物体的温差，因而不能透过透明的障碍物看清目标。 

③成本高、价格贵 

目前红外热成像仪的成本仍是限制它广泛使用的最大因素。