[发明专利]一种光电探测器阵列及其制备方法

说明书

本公开提供了一种光电探测器阵列，可用于高质量高分辨率成像领域，包括：多个光电探测器单元，每个光电探测器单元包括晶体三极管及与晶体三极管串联的光电探测器，每行光电探测器单元中的晶体三极管共用栅极及漏极，每列光电探测器单元中的晶体三极管共用源极；其中，光电探测器用于探测光信号；晶体三极管用于控制与其相连的光电探测器的使能状态，以使每个光电探测器单元为相互独立的光电探测器单元。本公开还提供了一种光电探测器阵列的制备方法。

技术领域

本公开涉及光电探测技术领域，具体涉及一种光电探测器阵列及其制备方法。

背景技术

工作在日盲紫外线波段(波长范围在200-280nm)的日盲光电探测器，其由于具有避免太阳辐射和背景干扰小等突出优点，在告警、制导、环境监测和保密通信等领域具有广阔的应用前景。随着半导体技术的不断创新，多种宽禁带无机半导体材料如Al_xGa_1-xN、Zn_xMg_1-xO、Ga₂O₃和金刚石已被开发用于制备日盲光电探测器。氧化镓的禁带宽度高达4.8～5.1eV直接对应日盲波段，其在日盲光电探测器领域具有重要的应用价值。氧化镓基器件在日盲探测方面已经展现了优异的性能，为基于氧化镓材料的日盲成像技术提供了可靠的基础。在不同结构的氧化镓基探测中，MSM结构的光电探测器由于制作简单、易于与读出电路集成以及具有实现高增益和高量子效率的潜力而受到特别的关注。由高响应度的光电探测器作为的传感单元是成像系统的重要组成部分。同时对光电探测器单元的阵列集成技术是将其实际应用于成像系统中关键。

虽然有关于Ga₂O₃光电探测器阵列的报道，但是由于在成像系统中Ga₂O₃光电探测器的局限性(串扰)，器件不能实际应用于成像系统。常规的阵列集成设计是在探测器的交叉阵列中的每行探测单元公用同一字线，每列探测器公用同一位线的方式将电极S(源电极)，D(漏电极)串联连接，这种阵列的设计方式虽然可以实现高度集成，但是这种设计方式不可避免的存在着串扰问题，即在外部电路对阵列单元进行数据读取时，被测试单元周围单元的状态对数据读取存在很大的影响，尤其是被测单元处于暗状态，周围单元被照亮时，这种测试误差将是最大的，读取数据甚至与被照射时数据相当。存在的漏电流的路径数目越多，所造成的误读情况将会越严重。因此这种设计方式并不能应用于实际的成像领域。串扰问题是探测器在电路和架构层面面临的重大挑战之一，设计并制备出新型的抗串扰氧化镓阵列使得每一个探测单元具备整流及选择特性来消除串扰导致的误读对高质量日盲成像至关重要。

发明内容

为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种光电探测器阵列及其制备方法，采用晶体三极管与探测器串联的方式设计探测器交叉阵列，从而实现探测器的高度集成；通过晶体三极管的引入可以在数据读取时对探测器进行选择，避免探测器阵列的串扰问题，提高对探测单元数据读取的精确性，使得这种高度集成抗串扰阵列的设计可以应用于高质量的日盲成像。

本公开的第一个方面提供了一种光电探测器阵列，包括：多个光电探测器单元，每个光电探测器单元包括晶体三极管及与晶体三极管串联的光电探测器，每行光电探测器单元中的晶体三极管共用栅极及漏极，每列光电探测器单元中的晶体三极管共用源极；其中，光电探测器用于探测光信号；晶体三极管用于控制与其相连的光电探测器的使能状态，以使每个光电探测器单元为相互独立的光电探测器单元。

进一步地，每个光电探测器包括氧化镓层及位于所述氧化镓层上的叉指电极对，其中，每个光电探测器的第一叉指电极及第二叉指电极分别与其对应的晶体三极管及晶体三极管的漏极相连。

进一步地，每个光电探测器单元平行且等间距分布。

进一步地，栅极与漏极平行分布，源极与栅极及漏极垂直分布，且垂直接触处通过电极绝缘层隔离。

进一步地，氧化镓层为方形结构或圆形结构或多边形结构。