[发明专利]水下光电探测阵列及制备方法

说明书

本发明提供一种水下光电探测阵列，包括：衬底和光电晶体管。多个所述光电晶体管集成到所述衬底上，光电晶体管包括：栅电极，设置于所述衬底之上；介质层，覆盖于所述栅电极表面；掺杂纳米线，设置于所述介质层之上，适用于俘获光电子并将俘获的光电子贮存在杂质和缺陷能级中；源电极，覆盖于所述掺杂纳米线的一端的表面；漏电极，覆盖于所述掺杂纳米线的另一端的表面；以及防水封装层，覆盖于源电极、漏电极以及裸露的所述掺杂纳米线的表面，以阻隔掺杂纳米线与外界接触。本发明还提供一种水下光电探测阵列的制备方法。

技术领域

本发明涉及水下探测技术领域，尤其涉及一种水下光电探测阵列及制备方法。

背景技术

光谱成像通常是通过光电探测器对光谱信号接收后经由后端电路进行预处理，再通过图像处理算法实现高层次的图像处理与理解。但是在比较复杂环境中，外界环境的影响使得的获取高质量图像变得十分困难。以深海成像为例，水下流体对传播光线产生散射，造成水下图像的模糊与噪声，而水体对于传播光线的吸收更进一步降低了图像对比度，导致光电探测器接收到的图像质量退化，影响后端的图像分析与理解。

目前解决水下图像质量退化问题主要手段是采用图像处理算法，然而处理大量的图像数据又会导致后端的存储冗余，图像处理算法对大量图像进行处理的过程占用了处理器的运算资源，大量图像等待处理，也降低了信道传输效率率。

发明内容

为克服上述至少一种技术问题，本发明的实施例提供了水下光电探测阵列及制备方法，通过在水下光电探测阵列中采用掺杂纳米线作为光电半导体材料，持续俘获并贮存光电子，增加了光生载流子的浓度，增强了光电流增强，提高了光电探测阵列对水下图像的分辨度。

本发明提供一种水下光电探测阵列，包括：衬底；光电晶体管，多个所述光电晶体管集成到所述衬底上，包括：栅电极，设置于所述衬底之上；介质层，覆盖于所述栅电极表面；掺杂纳米线，设置于所述介质层之上，适用于俘获光电子并将俘获的光电子贮存在杂质和缺陷能级中；源电极，覆盖于所述掺杂纳米线的一端的表面；漏电极，覆盖于所述掺杂纳米线的另一端的表面；以及防水封装层，覆盖于源电极、漏电极以及裸露的所述掺杂纳米线的表面，以阻隔掺杂纳米线与外界接触。

在一种可能实施的方式中，所述掺杂纳米线为铟掺杂氧化锌纳米线，所述铟掺杂氧化锌纳米线在其禁带中形成有多级的杂质和缺陷能级。

在一种可能实施的方式中，随着贮存在杂质和缺陷能级中的所述光电子的数量的增加，使得光生载流子的浓度增加以及光电流增强。

本发明实施例还提供一种水下光电探测阵列的制备方法，包括：制备掺杂纳米线；将掺杂纳米线转印到介质层上；在掺杂纳米线两端分别制备源电极及漏电极；在源电极、漏电极及裸露的掺杂纳米线的表面涂覆防水封装层。

在一种可能实施的方式中，制备掺杂纳米线的方法包括：向石墨、氧化锌和氧化铟研磨后的混合物中通入载气，进行化学气相沉积反应，得到所述铟掺杂氧化锌纳米线。

在一种可能实施的方式中，所述石墨质量为0.06g至0.1g，所述氧化锌质量为0.01g至0.1g，所述氧化铟质量为0.01g至0.1g；所述化学气相沉积反应的温度为900至1100℃，时间为30至120分钟。

在一种可能实施的方式中，所述石墨质量为0.1g，所述氧化锌质量为0.01g，所述氧化铟质量为0.03g；所述化学气相沉积反应的温度为900℃，时间为60分钟。

在一种可能实施的方式中，所述载气包括：惰性气体，所述惰性气体包括：氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或多种；以及反应气体，所述反应气体包括：氧气。

在一种可能实施的方式中，所述惰性气体含量为100至200标准立方厘米，所述反应气体含量为1至5标准立方厘米。