[发明专利]基于干涉增强结构的胶体量子点红外焦平面阵列及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于干涉增强结构的胶体量子点红外焦平面阵列，包括：量子点像素层和干涉增强结构；量子点像素层包括：公共电极层、红外量子点薄膜层、半透反电极层；干涉增强结构包括：光学隔离层、反射电极层。本发明使用新型胶体量子点作为感光材料,具有灵敏度高、成本低的优点；通过加入干涉增强结构汇聚特定波长红外线，提高光响应；实现快速光响应，响应时间小于20纳秒；胶体量子点可大规模液相合成，极大降低成本。

技术领域

本发明涉及光电传感器技术领域，尤其涉及一种基于干涉增强结构的胶体量子点红外焦平面阵列及其制备方法。

背景技术

红外热成像技术有着极其广泛的应用。目前，红外热成像仪主要依赖于窄带半导体材料及辐射热测量计两种方式。窄带半导体材料(如汞镉碲合金(HgCdTe)，锑化铟(InSb)等)在液氮温度下具有极高的灵敏度及反应速度。然而，窄带半导体材料的合成依赖于复杂、高成本、低产出的物理沉积法或化学沉积法，如分子束外延生长及气相合成法。过高的成本(大于30000RMB)使其应用限制于军事及科研用途。然而，红外热成像仪有着广泛的民用用途，如汽车自动驾驶，大气污染监控，手势及面部识别，工业检测等领域。相比于窄带半导体，基于热辐射计的红外成像仪具有成本低的优势。因此，成为目前民用市场中的主流产品。然而，热辐射测量主要依靠热敏元件受热改变电阻来检测，其响应速度慢(20毫秒到200毫秒)，无法应用于高速成像场景，极大的限制了应用。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种基于干涉增强结构的胶体量子点的红外焦平面阵列及其制备方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

基于干涉增强结构的胶体量子点红外焦平面阵列，它包括量子点像素层和干涉增强结构，所述的干涉增强结构上设有量子点像素层。

所述的量子点像素层包括公共电极层、红外量子点薄膜层、半透反像素电极层，所述的半透反像素电极层上设有红外量子点薄膜层，红外量子点薄膜层上设有公共电极层。

所述的干涉增强结构包括光学隔离层、反射电极层，反射电极层上设有光学隔离层。

所述的公共电极层厚度范围为1纳米到300纳米之间，是采用透明电极材料氧化铟锡，并经过300摄氏度退火处理构成。

所述的红外量子点薄膜层的厚度为100纳米到800纳米之间的新型胶体量子点层；所述胶体量子点由旋涂和滴涂的方式制备于基底之上，连续覆盖整个基底表面；所述红外量子点薄膜层表面经过银离子掺杂，并经过光刻及化学腐蚀方法进行像素化处理；所述红外量子点薄膜层为不连续、分隔独立的像素化量子点薄膜层，间隔为1微米至5微米，并且通过控制量子点尺寸，调整其吸光范围可由1微米调节至12微米。

所述的半透反像素电极层由纳米级金属和氧化铟锡经电子束沉积制成，厚度在0至10纳米之间。

所述的光学隔离层由红外透明材料经由光刻及电子束沉积制备而成，其厚度根据实际所需增强红外光波长，在50纳米到1000纳米之间，为不连续覆盖整个表面，在透反像素电极层之上留有1微米至10微米的缺口，填充像素化电极层之间的间隔，作为保护量子点薄膜的钝化层；所述红外透明材料包括二氧化硅、硅、锗、氟化钙。

所述的反射电极层为高反射率金属层，由金、铝、铜、银经过电子束沉积而成，厚度在10纳米到500纳米之间，所述反射层电极不连续覆盖表面，不同像素之间留有1微米到5微米间隔。

基于干涉增强结构的胶体量子点红外焦平面阵列的制备方法，包括如下步骤，

步骤1：清洗基底，基底厚度为200微米到1000微米之间；

步骤2：沉积公共电极层；使用厚度为1纳米到300纳米之间的氧化铟锡，并经过300摄氏度退火处理；