本發明屬于傳感器(qi)技(ji)術領域，具體涉及一種新型(xing)光電位(wei)置敏感傳感器(qi)。

背景技術：

位(wei)置(zhi)敏(min)感(gan)(gan)(gan)(gan)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)是(shi)利用半(ban)導(dao)體的(de)橫向光電效應(ying)的(de)光電轉換器(qi)(qi)件(jian)(jian)。它(ta)具有位(wei)置(zhi)分辨率高(gao)(gao)、測試精(jing)度高(gao)(gao)、響應(ying)速度快、光敏(min)面連(lian)續、無盲區等(deng)(deng)優點(dian),在精(jing)密(mi)測距和(he)定位(wei)上得到了(le)廣泛的(de)應(ying)用。傳(chuan)統的(de)位(wei)置(zhi)敏(min)感(gan)(gan)(gan)(gan)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)使(shi)用非(fei)晶(jing)硅等(deng)(deng)無機材料薄膜作為激(ji)活介質(zhi)層，制備工藝(yi)復雜，成(cheng)本(ben)高(gao)(gao)，器(qi)(qi)件(jian)(jian)兼容性(xing)能較(jiao)差。另一方面，降低器(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)制備成(cheng)本(ben)的(de)同時提高(gao)(gao)位(wei)置(zhi)敏(min)感(gan)(gan)(gan)(gan)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)響應(ying)度和(he)帶寬等(deng)(deng)特(te)性(xing)參數對于提高(gao)(gao)位(wei)置(zhi)敏(min)感(gan)(gan)(gan)(gan)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)器(qi)(qi)件(jian)(jian)性(xing)能至關重要，有利于位(wei)置(zhi)敏(min)感(gan)(gan)(gan)(gan)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)產業化。

技術實現要素：

為(wei)了解(jie)決背景技術中的(de)問題，本發明提供(gong)了一種新型光電位(wei)置敏感傳感器及其制備方法。為(wei)實現(xian)此目(mu)標，本發明采用的(de)技術方案為(wei)：

一(yi)種新型(xing)光電位置敏感傳(chuan)感器，包括透明(ming)襯底、ito背電極(ji)(ji)、n型(xing)層(ceng)(ceng)、i型(xing)層(ceng)(ceng)、p型(xing)層(ceng)(ceng)、第一(yi)電極(ji)(ji)和(he)第二電極(ji)(ji)組成；

所述ito背電(dian)極設于透(tou)明襯底之上(shang)，厚度為(wei)150nm；

所述ito背電極的形狀(zhuang)為矩形，長(chang)為5cm，寬為2mm；

所(suo)述n型層(ceng)為(wei)tio2，設于所(suo)述的ito背(bei)電極之上，并將ito背(bei)電極完全覆蓋，n型層(ceng)厚(hou)度為(wei)20nm；

所(suo)述(shu)(shu)i型(xing)層設于(yu)n型(xing)層之上，并(bing)將n型(xing)層完全覆蓋，i型(xing)層為(wei)(wei)混合(he)的有機體(ti)異(yi)質結結構(gou)，其中受(shou)體(ti)有機材料(liao)為(wei)(wei)c70，混合(he)體(ti)異(yi)質結中c70所(suo)占比(bi)例(li)為(wei)(wei)質量比(bi)70-95%，所(suo)述(shu)(shu)i型(xing)層的厚度為(wei)(wei)100nm；

所述p型(xing)層(ceng)(ceng)設于i型(xing)層(ceng)(ceng)之上，并(bing)將i型(xing)層(ceng)(ceng)完全覆蓋，p型(xing)層(ceng)(ceng)為moo3與(yu)金屬au的混合膜，moo3與(yu)au的混合比(bi)例(li)為質量比(bi)1：1，p型(xing)層(ceng)(ceng)的厚度(du)為50nm；

所述第一(yi)(yi)電極(ji)(ji)和(he)第二(er)電極(ji)(ji)設于p型(xing)層之上，位于p型(xing)層的(de)兩端(duan)，第一(yi)(yi)電極(ji)(ji)和(he)第二(er)電極(ji)(ji)的(de)大小均(jun)為(wei)(wei)2mm×2mm，所述第一(yi)(yi)電極(ji)(ji)和(he)第二(er)電極(ji)(ji)為(wei)(wei)au電極(ji)(ji)，厚度為(wei)(wei)100nm。

進一步的(de)，所述的(de)ito背電(dian)(dian)極(ji)(ji)、第一電(dian)(dian)極(ji)(ji)和第二電(dian)(dian)極(ji)(ji)處都設有引(yin)線(xian)。

進(jin)一步(bu)的(de)，所(suo)述的(de)i型層中混合體(ti)異質結給體(ti)和受體(ti)的(de)最高已占軌道homo能級差(cha)為0.6-0.9ev。

新型(xing)光電位置敏感傳感器的(de)制造包括(kuo)以下步驟：

步驟1、提供一透明襯底，在(zai)所(suo)述透明襯底上通過pvd的方法(fa)沉積一層ito；

步驟2、將形成了ito的(de)(de)透明(ming)襯底使用膠帶(dai)進行選(xuan)擇性刻蝕，得(de)到長(chang)為5cm寬(kuan)為2mm的(de)(de)ito背電極；刻蝕的(de)(de)方法為采用體積比(bi)為5%hno3、45%hcl和50%h20的(de)(de)混合刻蝕液，在70℃條件下刻蝕5分鐘；

步驟3、透(tou)明襯(chen)底和ito背電極(ji)采用(yong)乙醇、去離子水(shui)、異丙(bing)醇依次超聲清洗(xi)20分鐘，氮氣吹干后紫外照射(she)20分鐘；

步(bu)驟4、采用原(yuan)子層沉積的方法，ito背電極上(shang)沉積一層20nm厚的tio2作(zuo)為n型層；

步驟5、采用熱蒸鍍(du)的方法，在n型層上依(yi)次沉積i型層、p型層、第一電極(ji)和第二電極(ji)。

進一步的，所述的i型層和p型層采(cai)用(yong)雙源共(gong)蒸的方(fang)法制備。

與現有(you)技術相比，本(ben)(ben)發明的(de)(de)(de)(de)有(you)益效果(guo)是：(1)提(ti)供了一種結(jie)構簡單、制作方便、成本(ben)(ben)低、可與柔性基(ji)底(di)兼容，易于實現大面積器件的(de)(de)(de)(de)新型(xing)光(guang)(guang)(guang)電(dian)位(wei)置敏(min)感傳感器及其制備方法(fa)；(2)通過有(you)機體異質結(jie)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)設計來提(ti)高(gao)光(guang)(guang)(guang)電(dian)位(wei)置敏(min)感傳感器對入射光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)吸收(shou)率(lv)和激子拆(chai)解(jie)效率(lv),以提(ti)高(gao)其響應(ying)度和帶(dai)寬；(3)本(ben)(ben)發明的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)電(dian)位(wei)置敏(min)感傳感器對光(guang)(guang)(guang)源、光(guang)(guang)(guang)學系統的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)比較低、檢出位(wei)置的(de)(de)(de)(de)同(tong)時還能檢出光(guang)(guang)(guang)強。(4)通過p型(xing)層與n型(xing)層的(de)(de)(de)(de)巧妙設計，大幅降低器件的(de)(de)(de)(de)暗(an)電(dian)流。

附圖說明

圖1為本發明(ming)的側視圖；

圖(tu)2為本發(fa)明(ming)的俯視圖(tu)；

圖(tu)(tu)3為(wei)本發明的傳感器的等(deng)效電路模型(xing)圖(tu)(tu)。

圖中：101、透明(ming)襯底，201、ito背電(dian)(dian)極(ji)，301、n型層(ceng)，401、i型層(ceng)，501、p型層(ceng)，601、第一(yi)電(dian)(dian)極(ji)，602、第二電(dian)(dian)極(ji)。

具體實施方式

下面將結合本(ben)(ben)(ben)(ben)發明(ming)實(shi)(shi)(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)中的(de)(de)附圖，對本(ben)(ben)(ben)(ben)發明(ming)實(shi)(shi)(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)中的(de)(de)技術方案進行(xing)清楚、完整地描(miao)述，顯然，所(suo)描(miao)述的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)僅(jin)僅(jin)是本(ben)(ben)(ben)(ben)發明(ming)一部分(fen)實(shi)(shi)(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)，而不是全部的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)。基(ji)于本(ben)(ben)(ben)(ben)發明(ming)中的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)，本(ben)(ben)(ben)(ben)領域普通技術人員在沒有做出創造(zao)性(xing)勞動前提下所(suo)獲(huo)得的(de)(de)所(suo)有其(qi)他實(shi)(shi)(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)，都屬于本(ben)(ben)(ben)(ben)發明(ming)保護的(de)(de)范圍。

請(qing)參閱圖(tu)1-3，本發(fa)明(ming)(ming)提供(gong)一(yi)(yi)種(zhong)技術方案(an)：一(yi)(yi)種(zhong)新型(xing)(xing)(xing)(xing)光電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)置敏感傳(chuan)感器，包括透明(ming)(ming)襯底(di)(di)(101)、ito背電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(201)、n型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(301)、i型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(401)、p型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(501)、第(di)一(yi)(yi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(601)和第(di)二電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(602)組成；所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)ito背電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(201)設(she)(she)(she)于(yu)(yu)透明(ming)(ming)襯底(di)(di)(101)之(zhi)上(shang)(shang)，厚度為(wei)(wei)(wei)(wei)150nm；所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)ito背電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(201)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀為(wei)(wei)(wei)(wei)矩形，長為(wei)(wei)(wei)(wei)5cm，寬為(wei)(wei)(wei)(wei)2mm；所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)n型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(301)為(wei)(wei)(wei)(wei)tio2，設(she)(she)(she)于(yu)(yu)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)ito背電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(201)之(zhi)上(shang)(shang)，并(bing)將(jiang)ito背電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(201)完(wan)全(quan)覆(fu)蓋(gai)，n型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(301)厚度為(wei)(wei)(wei)(wei)20nm；所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)i型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(401)設(she)(she)(she)于(yu)(yu)n型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(301)之(zhi)上(shang)(shang)，并(bing)將(jiang)n型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(301)完(wan)全(quan)覆(fu)蓋(gai)，i型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(401)為(wei)(wei)(wei)(wei)給(gei)(gei)體(ti)(ti)與受(shou)(shou)體(ti)(ti)兩種(zhong)有機(ji)(ji)材料混合(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)異(yi)(yi)質(zhi)結(jie)(jie)結(jie)(jie)構(gou)，其中(zhong)(zhong)受(shou)(shou)體(ti)(ti)有機(ji)(ji)材料為(wei)(wei)(wei)(wei)c70，混合(he)(he)體(ti)(ti)異(yi)(yi)質(zhi)結(jie)(jie)中(zhong)(zhong)c70所(suo)(suo)(suo)占(zhan)質(zhi)量(liang)比(bi)(bi)70-95%，例如選擇c70的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)比(bi)(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)95%或者(zhe)70%，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)i型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(401)中(zhong)(zhong)混合(he)(he)體(ti)(ti)異(yi)(yi)質(zhi)結(jie)(jie)給(gei)(gei)體(ti)(ti)和受(shou)(shou)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)最高(gao)已占(zhan)軌道homo能級(ji)差為(wei)(wei)(wei)(wei)0.6-0.9ev，例如選擇tapc、rubrene、subpc、npb、tiopc中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)任一(yi)(yi)中(zhong)(zhong)作為(wei)(wei)(wei)(wei)i型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)給(gei)(gei)體(ti)(ti)；所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)i型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(401)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度為(wei)(wei)(wei)(wei)100nm；所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)p型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(501)設(she)(she)(she)于(yu)(yu)i型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(401)之(zhi)上(shang)(shang)，并(bing)將(jiang)i型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(401)完(wan)全(quan)覆(fu)蓋(gai)，p型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(501)為(wei)(wei)(wei)(wei)moo3與金屬au的(de)(de)(de)(de)(de)混合(he)(he)膜，moo3與au的(de)(de)(de)(de)(de)混合(he)(he)比(bi)(bi)例為(wei)(wei)(wei)(wei)質(zhi)量(liang)比(bi)(bi)1：1，p型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(501)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度為(wei)(wei)(wei)(wei)50nm；所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)第(di)一(yi)(yi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(601)和第(di)二電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(602)設(she)(she)(she)于(yu)(yu)p型(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(501)的(de)(de)(de)(de)(de)兩端，第(di)一(yi)(yi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(601)和第(di)二電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(602)的(de)(de)(de)(de)(de)大小均為(wei)(wei)(wei)(wei)2mm×2mm，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)第(di)一(yi)(yi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(601)和第(di)二電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(602)為(wei)(wei)(wei)(wei)au電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，厚度為(wei)(wei)(wei)(wei)100nm。所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)ito背電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(201)、第(di)一(yi)(yi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(601)和第(di)二電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(602)處都(dou)設(she)(she)(she)有引線(xian)。

一(yi)種新型(xing)光電位置(zhi)敏感(gan)傳感(gan)器(qi)的(de)制造(zao)方法(fa)，傳感(gan)器(qi)的(de)制造(zao)包括以下步驟：

步(bu)驟(zou)1、提供一(yi)透(tou)明襯(chen)底(101)，例如石英(ying)玻(bo)璃，在(zai)所述透(tou)明襯(chen)底(101)上(shang)通過pvd的(de)方(fang)法(fa)，例如磁控(kong)濺射的(de)方(fang)法(fa)沉積形(xing)成一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)ito；步(bu)驟(zou)2、將形(xing)成了ito的(de)透(tou)明襯(chen)底使用(yong)膠帶(dai)進(jin)行(xing)選擇性刻(ke)蝕(shi)(shi)，得到長為(wei)5cm寬為(wei)2mm的(de)ito背電極(ji)(ji)；刻(ke)蝕(shi)(shi)的(de)方(fang)法(fa)為(wei)采用(yong)體積比為(wei)5%hno3、45%hcl和(he)(he)50%h20的(de)混合刻(ke)蝕(shi)(shi)液(ye)，在(zai)70℃條件下刻(ke)蝕(shi)(shi)5分(fen)鐘(zhong)；步(bu)驟(zou)3、透(tou)明襯(chen)底(101)和(he)(he)ito背電極(ji)(ji)(201)采用(yong)乙醇、去離(li)子水、異丙醇依次超聲清洗20分(fen)鐘(zhong)，氮氣吹(chui)干(gan)后(hou)紫外照射20分(fen)鐘(zhong)；步(bu)驟(zou)4、采用(yong)原子層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)沉積的(de)方(fang)法(fa)，ito背電極(ji)(ji)(201)上(shang)沉積一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)20nm厚的(de)tio2作為(wei)n型(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(301)；步(bu)驟(zou)5、采用(yong)熱蒸(zheng)(zheng)鍍(du)(du)的(de)方(fang)法(fa)，在(zai)n型(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(301)上(shang)依次沉積i型(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(401)、p型(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(501)、第一(yi)電極(ji)(ji)(601)和(he)(he)第二(er)電極(ji)(ji)(602)，熱蒸(zheng)(zheng)鍍(du)(du)過程中，所述的(de)i型(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(401)和(he)(he)p型(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(501)采用(yong)雙源共蒸(zheng)(zheng)的(de)方(fang)法(fa)制備，并使用(yong)石英(ying)晶振片監控(kong)膜(mo)厚；步(bu)驟(zou)6、ito背電極(ji)(ji)(201)、第一(yi)電極(ji)(ji)(601)和(he)(he)第二(er)電極(ji)(ji)(602)處(chu)接出引線。

工作原理:當傳感器表面受到光照射時,在光斑位置處的i層產生比例于光能量的電子-空穴對。產生的電子-空穴對在i層給受體異質結界面分解。由于采用體異質結構并選擇特定的能級結構，c70受體中產生的電子-空穴對分解效率極高。分解產生的自由電子流過ito背電極被外電路收集，由于采用ald工藝制備的tio2作為n型層平整、致密、電子傳輸性能好，并且能夠有效阻擋空穴，可以降低器件的暗電流。分解產生的自由空穴流過moo3與金屬au的混合膜的p層電阻,分別從設置在p層相對的兩個電極上輸出光電流i1和i2,由于p層電阻是均勻的,電極輸出的光電流反比于入射光斑位置到各自電極之間的距離,第一電極和第二電極收集的光電流i1和i2可以用下面兩種方式表示:i1=id/2+iphr2/(r1+r2),i2=id/2+iphr1/(r1+r2),其中id是傳感器的暗電流，iph傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)光生電流(liu)，r1和r2是(shi)光斑(ban)入(ru)射處分別到達第一電極和第二(er)電極處p型層的(de)(de)(de)線電阻。光斑(ban)距離(li)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)中心點(dian)的(de)(de)(de)位置可表示為δx=l(i1-i2)/(2(i1+i2))，其中l為傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)總長度5cm。由于本發(fa)明(ming)i型層主要吸收物質(zhi)為c70，而c70的(de)(de)(de)吸收波段范圍寬，吸收系數大，所以本發(fa)明(ming)的(de)(de)(de)光電位置敏(min)感(gan)(gan)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)對光源、光學(xue)系統的(de)(de)(de)要求比較低，例如可以選擇300-700nm范圍任一波長的(de)(de)(de)光作為傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)工作光源，同時傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)在檢出(chu)位置的(de)(de)(de)同時還能(neng)檢出(chu)光強(qiang)。

盡(jin)管已(yi)經示出和(he)(he)描述了本發明(ming)的(de)實施(shi)例，對于本領域(yu)的(de)普通技術人員而言，可以理解在不(bu)脫離本發明(ming)的(de)原理和(he)(he)精神的(de)情況下(xia)可以對這些實施(shi)例進行多種變化、修(xiu)改、替換和(he)(he)變型，本發明(ming)的(de)范圍由所附(fu)權利要求及其(qi)等(deng)同物限定。