[发明专利]一种基于光路调控实现光谱可调的光电探测器有效

专利信息
申请号: 202110575302.1 申请日: 2021-05-26
公开(公告)号: CN113328039B 公开(公告)日: 2022-12-06
发明(设计)人: 黄江;范青山;窦子凡;王美玲 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: H01L51/42 分类号: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48;G01V8/10
代理公司: 成都弘毅天承知识产权代理有限公司 51230 代理人: 朱丹
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 调控 实现 光谱 可调 光电 探测器
【说明书】:

发明公开了一种基于光路调控实现光谱可调的光电探测器,属于光电探测领域。所述光电探测器包括三个模块,分别为光路调控装置,钙钛矿光电探测器和TFT背板;其中光路调控装置由反射单元和外部控制单元组成,外部控制单元通过磁场或电场的变化控制反射单元自由转动、使反射单元将光源光线以不同的角度折射到钙钛矿光电探测器上,作为入射光线。通过在钙钛矿敏感层中掺杂Rhodamine B,确保了将活性层薄膜的厚度控制在1μm以内,降低了工艺难度,同时也实现了光响应变化的灵敏度。将光学反射镜与钙钛矿光电探测器结合的结构新颖独特,通过简单的光路处理就可以实现探测光谱的连续可调。

技术领域

本发明属于光电探测领域,涉及一种基于光路调控实现光谱可调的光电探测器。

背景技术

光电探测器是一种利用光电效应将光信号转换成容易测量的电信号以便进行后续处理的器件。它在消费级电子产品、科研、军事及安全等方面都有着十分广泛的应用,尤其是近年来随着可穿戴电子设备、物联网、机器视觉和生物传感等众多新兴领域的发展,人们对新型光电探测器的需求越来越多。目前光电探测器主要分成四个大类,即有机光电探测器,无机光电探测器,量子点光电探测器和钙钛矿光电探测器,然而无论是以上哪一种探测器都需要改变器件的活性层材料、膜厚、掺杂比例等其中一个或多个内部因素的条件下才能实现探测光谱的可调性。如何在只改变外部条件的前提下,实现光电探测器的光谱连续可调成为了该研究领域的难点和重点。

2019年,剑桥大学的Zongyin Yang和Tom Albrow-Owen等人报道了一种基于单组分纳米线的超紧凑型微光谱仪,他们根据沿着纳米线的长度测量的不同的光电流和光谱响应来计算和重建入射光场分布,从而得到一系列连续的单色入射光,该成果发表在Nanophotonics上。但该方法涉及到复杂的单组分纳米线制备工艺和繁琐的光谱处理过程,有待进一步优化。

发明内容

本发明的目的在于:提供了一种基于光路调控实现光谱可调的光电探测器,利用一种简单有效的方式,即通过控制入射光线的角度改变光在器件中的光程,以间接改变活性层的厚度,进而实现响应光谱的连续可调。

本发明采用的技术方案如下:

一种基于光路调控实现光谱可调的光电探测器,所述光电探测器包括三个模块,分别为光路调控装置,钙钛矿光电探测器和TFT背板;其中光路调控装置由反射单元和外部控制单元组成,外部控制单元通过磁场或电场的变化控制反射单元自由转动、使反射单元将光源光线以不同的角度折射到钙钛矿光电探测器上,作为入射光线。

光路调控装置使用时,可以尽量贴近钙钛矿光电探测器放置,不要离钙钛矿光电探测器表面太远,这样反射单元转动一个小角度,就会有大的光程的变化,从而增加钙钛矿光电探测器对转动角度的灵敏度。另一方面,光路调控装置越靠近钙钛矿光电探测器放置越有利于器件的集成。

进一步地,所述外部控制单元通过电场的变化控制反射单元自由转动时,外部控制单元采用驱动电路、反射单元采用DMD芯片,所述DMD芯片包括0.33英寸、0.47英寸。

0.33英寸DMD芯片:约92万个微反射镜片,镜片转动最大角度为±12°、0.47英寸DMD芯片:约207万个微反射镜片,镜片转动最大角度为±17°。

进一步地,所述外部控制单元通过磁场的变化控制反射单元自由转动时,外部控制单元为磁场发生装置、包括通电螺线管,反射单元采用磁化的反射镜片;

反射镜片的磁化方式包括以下几种方式:

方式一:通过在镜片的背面涂敷一层软磁材料的磁粉;软磁材料可以是合金材料,如硅钢合金(Fe-Si)、坡莫合金(Fe-Ni)、仙台斯特合金(Fe-Si-Al)等;可以是软磁铁氧体,如Mn-Zn系、Ni-Zn系、Mg-Zn系等;或者是非晶与纳米微晶金属软磁材料

方式二:通过在镜片的背面固定一层软磁材料的金属薄片。

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