[发明专利]一种可见光至近红外集成的光谱探测器装置及制备方法

权利要求书

1.一种可见光至近红外集成的光谱探测器装置，其特征在于，所述装置包括：

外延片，包括上部的N接触层；

胶状量子点阵列组成的胶状量子点滤光层，位于所述N接触层上。

2.根据权利要求1所述的可见光至近红外集成的光谱探测器装置，其特征在于，所述外延片为p-i-n结构的以InP为基底的InGaAs红外探测器外延片。

3.根据权利要求1或2所述的可见光至近红外集成的光谱探测器装置，其特征在于，所述N接触层的厚度在100nm以下。

4.根据权利要求1所述的可见光至近红外集成的光谱探测器装置，其特征在于，所述的量子点滤光层通过胶状量子点阵列实现，所述胶状量子点阵列中包含多个区域，每一个区域作为一个量子点滤光器，同一个量子点滤光器的量子点结构、尺寸和材料组成相同，其中，所述量子点尺寸为1nm-50nm，但是不同于其他任意一个量子点滤光器。

5.根据权利要求1或4所述的可见光至近红外集成的光谱探测器装置，其特征在于，所述胶状量子点阵列中含有多个量子点滤光器，排列在焦平面入光面上。

6.一种可见光至近红外的单芯片集成的光谱探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：在InGaAs焦平面探测器的外延片生长中，原探测器主要结构不变，只将探测器的N接触层厚度控制在100nm以下，并在N接触层下方加入牺牲层；

步骤2：沿用InGaAs光电探测器制备工艺，制备焦平面阵列，并完成与读出电路的倒扣；

步骤3：在倒扣完成后，对焦平面的背面，用机械磨抛和化学腐蚀相结合的方法对探测器的外延片进行减薄，用腐蚀液分别去除InP衬底和牺牲层；

步骤4：在去除衬底后和牺牲层后的探测器背面设计需要喷涂的量子点阵列框图并图形化；

步骤5：在阵列中不同区域内喷墨打印含有不同结构、尺寸和材料组成量子点的滤光器，并固化；

步骤6：按实际使用要求进行封装，至此一种可见光至近红外的单芯片集成的光谱探测器制备完成。

7.根据权利要求6所述的可见光至近红外集成的光谱探测器的制备方法，其特征在于，所述牺牲层与InP晶格匹配。

8.根据权利要求6所述的可见光至近红外集成的光谱探测器的制备方法，其特征在于，所述量子点为硫化镉、硒化镉或者硫化铅量子点纳米颗粒与对苯二胺按比例混合后溶入高分子聚合物聚乙烯醇缩丁醛氯仿溶液中形成。

9.根据权利要求6或8所述的可见光至近红外集成的光谱探测器的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物使用聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、或聚乳酸代替。

10.根据权利要求6所述的可见光至近红外集成的高光谱探测器的制备方法，其特征在于，通过提高InGaAs焦平面探测器的像元数量、或增加胶状量子点阵列中量子点滤光器的数量、或优化拟合算法提高探测分辨率和探测范围，其中，所述增加胶状量子点阵列中量子点滤光器的数量的方式具体包括：一个量子点滤光器对应一个探测元，即量子点滤光器的数量等于焦平面中探测元的数量，所述拟合算法采用最小二乘法或者其他算法。