[发明专利]包括石墨烯量子点的光学传感器和图像传感器

说明书

提供包括石墨烯量子点的光学传感器和图像传感器。所述光学传感器可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且可进一步包括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。可基于与相应的石墨烯量子点结合的官能团的类型和/或所述石墨烯量子点的尺寸调节所述光学传感器的吸收波长带。

技术领域

本公开内容涉及光学传感器、图像传感器，和/或更具体地，涉及包括结合有官能团的石墨烯量子点的光学传感器和图像传感器。

背景技术

在光学传感器和/或图像传感器中通常使用的硅半导体呈现出与其对于可见光带(波段，band)的量子效率相比显著更低的对于红外线带的量子效率。因此，正开发其它材料用于光学传感器和/或图像传感器。光学传感器可用于多种用途，包括作为生物验证(认证)传感器、低光敏感性增强器件、夜视传感器、和自主导航传感器。

发明内容

根据一些实例实施方式，光学传感器包括第一电极、在第一电极上的光学感测层、和在光学感测层上的第二电极。光学感测层包括石墨烯量子点层，石墨烯量子点层包括与第一官能团结合(键合)的多个第一石墨烯量子点。优选地，所述石墨烯量子点层进一步包括与不同于第一官能团的第二官能团结合的多个第二石墨烯量子点。

在一些实例实施方式中，第一官能团可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，并且第二官能团可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。

在一些实例实施方式中，所述多个第一石墨烯量子点可配置成吸收第一波长带的光，并且所述多个第二石墨烯量子点可配置成吸收不同于第一波长带的第二波长带的光。

在一些实例实施方式中，石墨烯量子点层可进一步包括与不同于第一官能团和第二官能团的第三官能团结合的多个第三石墨烯量子点，并且所述多个第三石墨烯量子点可配置成吸收不同于第一和第二波长带的第三波长带的光。

在一些实例实施方式中，石墨烯量子点层可进一步包括与不同于第一官能团到第三官能团的第四官能团结合的多个第四石墨烯量子点，并且所述多个第四石墨烯量子点可配置成吸收不同于第一波长带到第三波长带的第四波长带的光。

在一些实例实施方式中，第一官能团和第二官能团各自可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。

在一些实例实施方式中，第三官能团和第四官能团各自可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。

在一些实例实施方式中，所述多个第一石墨烯量子点可具有第一尺寸，并且所述多个第二石墨烯量子点可具有不同于第一尺寸的第二尺寸。

在一些实例实施方式中，光学感测层可具有范围为例如约50nm-约100μm的厚度。

在一些实例实施方式中，光学感测层可进一步包括在第一电极和石墨烯量子点层之间的半导体层。