[发明专利]包括石墨烯量子点的光学传感器和图像传感器

权利要求书

1.光学传感器，其包括：

第一电极；

在所述第一电极上的光学感测层，所述光学感测层包括石墨烯量子点层，所述石墨烯量子点层包括与第一官能团结合的多个第一石墨烯量子点和与不同于所述第一官能团的第二官能团结合的多个第二石墨烯量子点；和

在所述石墨烯量子点层上的第二电极，

其中所述多个第一石墨烯量子点配置成吸收第一波长带的光，且所述多个第二石墨烯量子点配置成吸收不同于所述第一波长带的第二波长带的光。

2.如权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一官能团与在所述多个第一石墨烯量子点的最外面部分处的一个或多个碳原子结合，和

所述第二官能团与在所述多个第二石墨烯量子点的最外面部分处的一个或多个碳原子结合。

3.如权利要求1所述的光学传感器，其中

所述石墨烯量子点层进一步包括与不同于所述第一官能团和所述第二官能团的第三官能团结合的多个第三石墨烯量子点，和

所述第三石墨烯量子点配置成吸收不同于所述第一波长带和所述第二波长带的第三波长带的光。

4.如权利要求3所述的光学传感器，其中

所述石墨烯量子点层进一步包括与不同于所述第一官能团到所述第三官能团的第四官能团结合的多个第四石墨烯量子点，和

所述第四石墨烯量子点配置成吸收不同于所述第一波长带到所述第三波长带的第四波长带的光。

5.如权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一官能团和所述第二官能团各自独立地包括如下的至少一种：-NO₂、-NH₂、-CH₃、-OH、-COOH、＝O、-CHO、-COCH₃、-C(＝O)-、-F、-H、-CO-N(CH₃)₂、-CH₂-OH、-CO-NH₂、-N(CH₃)₂、烷基胺基团、苯胺基团、或聚乙二醇(PEG)基团。

6.如权利要求1所述的光学传感器，其中

所述多个第一石墨烯量子点具有第一尺寸，和

所述多个第二石墨烯量子点具有不同于所述第一尺寸的第二尺寸。

7.如权利要求1所述的光学传感器，其中所述光学感测层的厚度范围为50nm-100μm。

8.如权利要求1-7任一项所述的光学传感器，其进一步包括：

在所述第一电极和所述石墨烯量子点层之间的半导体层。

9.如权利要求8所述的光学传感器，其中所述半导体层的材料在所述半导体层与所述第一电极之间形成肖特基势垒。

10.如权利要求8所述的光学传感器，其中所述半导体层包括如下的至少一种半导体材料：硅、化合物半导体材料、有机半导体材料、以及具有带隙和2维晶体结构的2维半导体材料，和

所述半导体材料在所述半导体层和所述第一电极之间形成肖特基势垒。

11.如权利要求10所述的光学传感器，其中所述石墨烯量子点层的最低未占分子轨道(LUMO)能级与所述半导体层的价带之间的能量差小于所述第一电极的功函与所述半导体层的导带之间的能量差。

12.如权利要求10所述的光学传感器，其中所述2维半导体材料包括过渡金属二硫属化物。

13.如权利要求12所述的光学传感器，其中

所述过渡金属二硫属化物包括过渡金属和硫属元素，

所述过渡金属包括如下的至少一种：锡(Sn)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、铪(Hf)、钛(Ti)、或铼(Re)，和

所述硫属元素包括如下的至少一种：硫(S)、硒(Se)、或碲(Te)。