[发明专利]一种半导体薄膜四象限光照传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于该传感器具有多层结构，从光入射面由表至里由光阑、衬底、顶电极、半导体薄膜光电转化层、背电极和保护层组成；

所述光阑位于衬底上靠近光入射一侧，光阑设有开孔；

所述顶电极位于衬底和半导体薄膜光电转化层之间，顶电极上设置顶电极有效区和顶电极无效区；

所述半导体薄膜光电转化层位于顶电极和背电极之间，半导体薄膜光电转化层与背电极具有一致的背电极有效区和背电极无效区；

所述顶电极有效区和背电极有效区部分重叠形成光电有效区；

所述保护层，位于背电极表面，覆盖光电有效区全部区域，覆盖顶电极有效区和背电极有效区部分区域，

所述传感器顶电极、半导体薄膜光电转化层、背电极具有阵列结构，其中每个单元所包含的顶电极、半导体薄膜光电转化层、背电极相互连通，单元之间的半导体薄膜光电转化层、背电极彼此不连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于光照通过光阑开孔入射所述半导体薄膜光电转化层，角度不同的光照会在半导体薄膜光电转化层表面产生位置不同的阴影；半导体薄膜光电转化层具有阵列结构，光阑开孔的几何中心与光电转化单元交点重合；阴影会导致阵列中每个单元输出不同的电流；电流经过电极传输至外电路中，用于获得光照与所述传感器表面的相对位置。

3.根据权利要求1所述一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于所述光阑为位于衬底上靠近光入射一侧的挡光材料，其厚度为50nm～5mm。

4.根据权利要求1所述一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于所述衬底材质为石英、玻璃、有机玻璃、乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺或聚酰亚胺中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于所述顶电极为导电薄膜材料，厚度在50nm～5μm之间。

6.根据权利要求5所述一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于所述顶电极为材质为掺杂氧化锡、掺杂的氧化锌、掺杂氧化铟或掺杂氧化钨半导体薄膜或钙、钛、钨、铬、金、银、铝、铜、钛、镉、铟、镓等金属薄膜中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1所述一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于所述半导体薄膜光电转化层厚度为10nm～10μm，所述半导体薄膜光电转化层由多层带隙在0.5～3.5eV之间的半导体薄膜组成，所述薄膜的暗态电导率介于10^-10～10⁵S/cm之间。

8.根据权利要求1所述一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于所述半导体薄膜的材质为硅薄膜、砷化镓、镓铟磷、锗、晶体硅薄膜、碲化镉、硫化镉、铜铟镓硒系列材料、有机材料或有机-无机杂化钙钛矿材料；

所述硅薄膜为a-Si、a-SiGe、a-SiC、nc-Si或nc-SiO_x；

所述铜铟镓硒系列材料为CIGS或CZTS；

所述有机材料为PDPP3T、PTB7、PCBM、Spiro-OMeTAD或PEDOT；

所述有机-无机杂化钙钛矿材料为MAPbI₃、FAPbI₃或MASnI₃。

9.根据权利要求7所述一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于所述半导体薄膜光电转化层包含单个或多个PN结。

10.根据权利要求1所述一种基于半导体薄膜光电转化层的四象限光照传感器，其特征在于所述背电极为导电薄膜材料，厚度在50nm～5μm之间。