[发明专利]像素结构、红外图像传感器和电子设备

权利要求书

1.一种像素结构，其特征在于，包括：半导体衬底(1)、形成在所述半导体衬底(1)中的第一阱区(21)、形成在所述半导体衬底(1)中的第二阱区(22)、形成在所述半导体衬底(1)中的深阱区(23)、形成在所述半导体衬底(1)上表面上的第一绝缘层(4)，以及包括：石墨烯(7)、第一电极(P1)和第二电极(P2)；

所述第一绝缘层(4)中开设有与所述第一阱区(21)相对的第一过孔，所述石墨烯(7)填充所述第一过孔并与所述第一阱区(21)形成肖特基异质结，所述深阱区(23)与所述第一阱区(21)的下端部以及所述第二阱区(22)的下端部相连；

所述第一电极(P1)与所述石墨烯(7)电接触，所述第二阱区(22)的上端部与所述第二电极(P2)形成欧姆接触；

所述第一阱区(21)、所述第二阱区(22)和所述深阱区(23)的导电类型相同，所述第二阱区(22)环绕所述第一阱区(21)且二者之间设置有隔离槽(3)。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括形成在所述半导体衬底(1)中的第三阱区(24)，所述第三阱区(24)环绕所述第一阱区(21)且被所述第二阱区(22)内侧的隔离槽(3)所环绕，所述第三阱区(24)的上端部所述第一电极(P1)形成欧姆接触，所述第三阱区(24)的导电类型与所述第一阱区(21)的导电类型相反。

3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括：第一调节电极(P3)、第二调节电极(P4)、以及覆盖所述石墨烯(7)的第二绝缘层(5)，所述第一调节电极(P3)和所述第二调节电极(P4)均位于所述第二绝缘层(5)背向所述半导体衬底(1)一侧，所述石墨烯(7)与所述第一阱区(21)的接触面在所述半导体衬底(1)所处平面的正投影与所述第一调节电极(P3)在所述半导体衬底(1)所处平面的正投影相交叠，所述石墨烯(7)与所述第一阱区(21)的接触面在所述半导体衬底(1)所处平面的正投影与所述第二调节电极(P4)在所述半导体衬底(1)所处平面的正投影相交叠。

4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述石墨烯(7)与所述第一阱区(21)接触而形成肖特基异质结。

5.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，还包括第一保护层(81)和第二保护层(82)，所述第一保护层(81)设置在所述石墨烯(7)的下表面上，所述第二保护层(82)设置在所述石墨烯(7)的上表面上，所述第一保护层(81)能够被隧穿而使得所述石墨烯(7)与所述第一阱区(21)形成肖特基异质结，所述第一保护层(81)和所述第二保护层(82)均为二维晶格结构。

6.根据权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述第一保护层(81)的材料和所述第二保护层的材料均为氮化硼。

7.根据权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述第一保护层(81)的厚度小于3nm。

8.一种红外图像传感器，其特征在于，包括根据权利要求1-7任意一项所述的像素结构、以及与所述像素结构一一对应的读出电路，所述读出电路包括多个晶体管，所述读出电路分别与所述第一电极(P1)和所述第二电极(P2)电连接，所述读出电路中的晶体管的有源层形成在所述半导体衬底(1)中，所述读出电路中的晶体管的有源层在所述半导体衬底(1)所处平面的正投影与所述第一阱区(21)在所述半导体衬底(1)所处平面的正投影无交叠。

9.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一绝缘层(4)作为所述多个晶体管的栅绝缘层。

10.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求8或9所述的红外图像传感器。