專利名稱：用于穩(wěn)定、敏感性光檢測器的材料、制造設(shè)備與方法及由其制成的影像感應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及包含光敏材料(諸如納米晶體及其它光敏材料)的光學(xué)及電子裝置、系統(tǒng)及方法，及制造及使用所述裝置及系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
光電裝置(諸如，影像感應(yīng)器及光伏裝置)可包含光敏材料。示例影像感應(yīng)器包含將硅用于感應(yīng)功能及讀取電子及多任務(wù)功能的裝置。在某些影像感應(yīng)器中，光敏硅光二極管及電子裝置可形成于一單硅晶圓上。其它示例影像感應(yīng)器可使用不同材料，諸如， InGaAs (用于短波頂感應(yīng))，或非晶硒(用于χ-射線感應(yīng))，用于感應(yīng)(光子轉(zhuǎn)化成電子) 功能。示例光伏裝置包含太陽能電池，其使用結(jié)晶硅晶圓來進(jìn)行光子-電子轉(zhuǎn)化。其它示例光伏裝置可使用一獨(dú)立的材料層(諸如，非晶硅或多晶硅)或不同材料來進(jìn)行光子-電子轉(zhuǎn)化。但是，已知這些影像感應(yīng)器及光伏裝置具有數(shù)種限制。通過引用結(jié)合本說明書中提及的每一專利、專利申請和/或公告通過引用其全文結(jié)合于本文中，如同每一專利、專利申請和/或公告被特別且個別指示通過引用結(jié)合的程度。


圖1顯示一實(shí)施例的材料堆棧物。圖2顯示一實(shí)施例的在一像素一部分上的材料堆棧物的截面圖。圖3顯示一實(shí)施例的在一像素上的材料堆棧物的截面圖。
具體實(shí)施例方式下面描述一種光敏裝置。所述裝置包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有功函數(shù)，及位于所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料。所述光敏材料包含P-型半導(dǎo)體，且所述光敏材料具有功函數(shù)。所述裝置包含在所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路。所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少ο. ^ν，且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV0所述光敏材料具有大于當(dāng)將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子轉(zhuǎn)移時間的電子壽命。所述第一觸點(diǎn)提供電子注入且阻斷電洞的擷取。所述第一觸點(diǎn)與光敏材料間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。
下面描述一種光敏裝置。所述裝置包含第一觸點(diǎn)、η-型半導(dǎo)體、包含P-型半導(dǎo)體的光敏材料及第二觸點(diǎn)。所述光敏材料及第二觸點(diǎn)各自具有比4. 5ev淺的功函數(shù)。所述裝置包含在所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路。所述光敏材料具有大于當(dāng)所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子轉(zhuǎn)移時間的電子壽命。所述第一觸點(diǎn)提供電子的注入及阻斷電洞的擷取。所述第一觸點(diǎn)與所述光敏材料間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。下面描述一種光檢測器。所述光檢測器包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有功函數(shù)。所述光檢測器包含位于所述第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含 P-型半導(dǎo)體，且所述光敏材料具有功函數(shù)。所述光檢測器包含在所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路。所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV,且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV0所述光檢測器包含在所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路。當(dāng)所述偏壓施加在所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間時，所述光敏材料提供至少0. 8A/W的響應(yīng)度。以下描述中，引入許多具體細(xì)節(jié)以提供充分了解并能描述所述系統(tǒng)及方法的實(shí)施例。但是，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員會了解這些實(shí)施例可以無所述具體細(xì)節(jié)中的一個或多個或以其它組件、系統(tǒng)等而實(shí)施。其它情況下，已知結(jié)構(gòu)或操作未被顯示，或未被詳細(xì)描述，以避免混淆揭露實(shí)施例的各方面。影像感應(yīng)器結(jié)合光檢測器陣列。這些光檢測器感應(yīng)光線，使其從光學(xué)信號轉(zhuǎn)化成電子信號。下面是多個特征的說明，其任一或組合可在實(shí)施例的光檢測器中發(fā)現(xiàn)；但是，本文中的實(shí)施例并非僅限于這些特征。一實(shí)施例的光檢測器系可輕易地與和影像感應(yīng)功能有關(guān)的其它電路(諸如，貯存電荷的電路、延遲至陣列周邊的信號水平的電路、在模擬領(lǐng)域操作這些信號量的電路、將模擬轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號的電路，及數(shù)字領(lǐng)域中處理與影像有關(guān)的數(shù)據(jù)的電路)整合。一實(shí)施例的光檢測器提供對一波長帶譜或與低暗電流一起的感興趣的帶譜內(nèi)的光線的最大敏感度。敏感度通常使用在特定照明度的測量信號噪聲比(SNR)量化。當(dāng)裝置的響應(yīng)度、量子效率，或增益最大時，信號最大化。當(dāng)電子信號內(nèi)的隨機(jī)變動最小時，噪聲最小化，易遭受特定溫度下電流及電壓的自然變動所產(chǎn)生的限制。相關(guān)地，背景信號的噪聲及其它未受控制或難以預(yù)期的變化一般在暗電流的大小最小時達(dá)最小。一實(shí)施例的光檢測器提供與使用傳統(tǒng)處理方法形成的傳統(tǒng)光檢測器相比較時相對較快的響應(yīng)時間。諸如錄像成像及無快門靜像擷取的應(yīng)用通常需要信號量實(shí)質(zhì)上完全改變以響應(yīng)于少于100毫秒(10個畫格/秒)，或少于33毫秒(30個畫格/秒)，或甚至1毫秒(1/1000秒曝光一靜像)內(nèi)的瞬變的光檢測器。一實(shí)施例的光檢測器提供以可通過傳統(tǒng)電子電路方便地處理的方式檢測廣范圍的光強(qiáng)度。此特征已知提供高動態(tài)范圍。提供高動態(tài)范圍的一種方法是壓縮作為入射光刺激的函數(shù)的所測得的電子響應(yīng)。這種壓縮可被稱為次線性，即，具減少的斜率的非線性(電信號對入射強(qiáng)度的依賴性)。高動態(tài)范圍還可通過使用增益可被控制的光檢測器(如通過選擇已知產(chǎn)生特定增益的電壓偏差)來促進(jìn)。一實(shí)施例的光檢測器可提供不同光譜帶的電磁輻射的識別。特別感興趣的是 X-射線、紫外線、可見光(包含藍(lán)、綠及紅)、近紅外線及短波紅外線帶譜。
下面描述在各種應(yīng)用中產(chǎn)生、組合(例如，與電路)，及開拓上表面光檢測器或光檢測器數(shù)組的方法及處理。本文中所述的光檢測器及光檢測器陣列可輕易地與影像感應(yīng)器電路及系統(tǒng)的其它部分通過諸如旋轉(zhuǎn)涂覆、噴灑涂覆、滴液涂覆、噴濺、物理蒸氣沉積、化學(xué)蒸氣沉積及自行組合等方法整體化。實(shí)施例包含以鈍化納米顆粒表面的配位體替換較短的配位體，其在膜形成時會提供適當(dāng)電荷載體移動性。實(shí)施例包含溶液相替換，其能實(shí)現(xiàn)用以實(shí)現(xiàn)在一陣列上具有可接受的一致暗電流及光響應(yīng)性的影像感應(yīng)器所需平滑形態(tài)膜。本文中所述的光檢測器提供相對最大的敏感性。其通過提供光導(dǎo)增益而使信號達(dá)最大。光導(dǎo)增益值范圍為1-50，造成，例如，在可見波長的范圍從0.4A/W至20A/W的響應(yīng)度。在實(shí)施例中，本文中所述的光檢測器通過熔合納米晶核使噪聲達(dá)最小，以確保在構(gòu)成使電流經(jīng)其流過的光敏層的顆粒間實(shí)質(zhì)上無噪聲降解的電通訊。在實(shí)施例中，本文中所述的光檢測器通過使活性層的凈摻雜達(dá)最小而使暗電流達(dá)最小，因此確保這些光敏材料的暗載體密度及因而暗導(dǎo)性達(dá)最小。在實(shí)施例中，本文中所述的光檢測器通過提供電極與納米晶體層電連接(其阻斷，例如，一種載體，可能包含平衡的主要載體)而使暗電流達(dá)最小。在實(shí)施例中，使用交聯(lián)分子，其利用化學(xué)官能性除去造成P-型摻雜的氧化物、硫酸鹽和/或氫氧化物。因此，在實(shí)施例中，可提供一更為本質(zhì)性或平坦的η-型光敏層，導(dǎo)致降低的暗電流。 在實(shí)施例中，量子點(diǎn)合成和/或加工處理和/或裝置封裝的許多步驟可在受控環(huán)境(諸如， Schlenk line或Glove Box)中進(jìn)行；且光敏層可使用實(shí)質(zhì)上不可滲透層(諸如氧化物、氧氮化物，或聚合物諸如聚二甲苯或環(huán)氧化物)封裝，以避免反應(yīng)性氣體(諸如，氧或水)顯著滲透光敏層。這樣，可在影像感應(yīng)器的使用壽命內(nèi)保持如增益、暗電流及滯后等的性質(zhì)組
I=I ο本文中所述的光檢測器提供可快達(dá)約低于100毫秒，低于30-毫秒及低于1-毫秒的時域響應(yīng)。在實(shí)施例中，此可通過提供與光敏層有關(guān)的提供增益(及提供暫留)的捕捉態(tài)而實(shí)現(xiàn)，其可捉至少一種載體僅持續(xù)諸如100毫秒，30毫秒，或低于1毫秒的有限時間。 在實(shí)施例中，PbS納米顆粒用m3S03an3S的氧化物)裝點(diǎn)，顯示具有約20-30毫秒附近的捕捉態(tài)壽命，提供適于許多錄像成像應(yīng)用的瞬時響應(yīng)。在實(shí)施例中，以膠體量子點(diǎn)層為主替代地提供光二極管，其中采用具有可察覺出的不同功函數(shù)的二電觸點(diǎn)來接觸此活性層。在實(shí)施例中，暗電流可通過操作這種裝置而不施加可察覺的外部電壓偏差而達(dá)最小。在實(shí)施例中，交聯(lián)部分(諸如，苯二硫醇、二齒連接劑)可用于除去和/或鈍化可在這種材料中存在或發(fā)展的某些捕捉態(tài)。本文中所述的光檢測器通過產(chǎn)生電信號(諸如，光電流)的次線性相依性而提供增強(qiáng)的動態(tài)范圍。在低至中強(qiáng)度的范圍內(nèi)，捕捉態(tài)可被填充，且在某一適度暫留(或捕捉態(tài))壽命(如30毫秒)后發(fā)生逃離。在更高強(qiáng)度下，這種捕捉態(tài)被實(shí)質(zhì)上填充，因此，電荷載體遭遇對應(yīng)于較低差異的增益的較短壽命(或暫留時間)。因此，這種裝置在低至中強(qiáng)度范圍內(nèi)展現(xiàn)實(shí)質(zhì)上固定的增益，其后，在更高強(qiáng)度下增益平緩下降。換言之，在低至中強(qiáng)度， 光電流大致線性地取決于強(qiáng)度，但在更高強(qiáng)度，光電流展現(xiàn)對強(qiáng)度的次線性依賴性。在實(shí)施例中，提供光檢測器，其中光導(dǎo)增益取決于施加至裝置的偏。這因?yàn)樵鲆媾c載體壽命除以載體轉(zhuǎn)移時間呈比例而發(fā)生，且轉(zhuǎn)移時間與施加的場呈反比例改變。在實(shí)施例中，建立利用增益對偏差的這種依賴性來增加動態(tài)范圍的電路。
在實(shí)施例中，本文中所述的光檢測器可被輕易地改變或“調(diào)整”，以提供對不同光譜帶的敏感性。通過量子尺寸效應(yīng)來提供調(diào)整，因此在通過合成控制的情況下，減少納米顆粒直徑，以增加所得量子點(diǎn)的有效能隙。另一調(diào)整方法通過選擇材料組成來提供，其中，使用具有較大總能隙的材料通常促進(jìn)具有于較高光子能量的響應(yīng)度起點(diǎn)的光檢測器的實(shí)現(xiàn)。 在實(shí)施例中，具有不同吸收起點(diǎn)的光檢測器可被迭置以形成垂直像素，其中較接近光學(xué)信號來源的像素吸收且感應(yīng)較高能帶的電磁輻射，而較遠(yuǎn)離光學(xué)信號來源的像素吸收及感應(yīng)較低能帶。圖1顯示一實(shí)施例的材料堆棧物。材料堆棧物與互補(bǔ)的金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS) 硅電路(但不限于此)整合。使用CMOS硅電路讀取由光導(dǎo)性光檢測器(包括上表面光檢測器，且包括以包含I^bS的膠體量子點(diǎn)為基礎(chǔ)的那些)轉(zhuǎn)換的信號包括使上表面光導(dǎo)性材料與硅CMOS電子器件整合。下面詳細(xì)描述光導(dǎo)性光檢測器的結(jié)構(gòu)及組成。圖2顯示一實(shí)施例的在一部分像素上的材料堆棧物的截面。此圖在左手及右手側(cè)或區(qū)域描述圖1中提到的相同材料堆棧物。在此裝置的側(cè)中部用材料'7'替代材料金屬'1'而并入材料金屬'1'的一不連續(xù)性。材料'7' 一般可為絕緣物，諸如，Si02 或SiOxNy。圖2的實(shí)施例可被稱為一側(cè)像素的一部分。在實(shí)施例中，電流實(shí)質(zhì)上經(jīng)由材料'2'(界面)、材料'3'(黏著)，在金屬'1'和材料'4'(光敏性層)之間流動。 本文中所述的材料堆棧物的不同部分或區(qū)域在此被稱為"材料"或"層"，但并不限于此。圖3顯示一實(shí)施例的在一像素上的材料堆棧物的截面。圖3的實(shí)施例可被稱為一垂直像素的一部分。此圖一般用材料'1'，‘ 2'，‘ 3'，‘ 4'，‘ 5'，‘ 6'描述如上參考圖1所述的相同材料堆棧物。一界面材料或?qū)?8'被結(jié)合或整合在此裝置的頂部或區(qū)域上。材料'8'包含本文中以材料’ 2’描述的材料組的一員或多員。一金屬或接觸層或材料‘9’被結(jié)合或整合在此裝置的頂部或區(qū)域上。此金屬或接觸層’ ‘9’包含本文中以材料‘1’所述的材料組的一員或多員。實(shí)施例中，材料'9'包含透明導(dǎo)性材料，諸如，氧化銦錫、氧化錫或薄(對可見光實(shí)質(zhì)上不吸收)金屬(諸如，TiN、Al、TaN)或下面以材料‘1’描述的其它金屬。材料〃 1〃是位于基材(未示出)上且可為硅CMOS集成電路的金屬。在加工處理期間，其可為一 200mm或300mm的晶圓，S卩，尚未被單一化形成晶粒的晶圓。材料"1" 是指存在于CMOS集成電路晶圓的頂面的金屬，其被呈現(xiàn)且可用于與其后層的物理、化學(xué)及電連接。金屬可包括:TiN、Ti02、TixNy、Al、An、Pt、Ni、Pd、ΙΤ0、Cu、Ru、TiSi、WSi2 及其組合。材料"1"被稱為觸點(diǎn)或電極，盡管本文中將探討此觸點(diǎn)的行為受可位于此金屬及材料"4"(光導(dǎo)性量子點(diǎn)層)間的薄層影響。可選擇金屬以達(dá)到一特殊功函數(shù)，且針對與它接近的層，會影響形成奧姆還是非奧姆(例如，肖特基(Schottky))接觸。例如，可選擇金屬以提供一淺功函數(shù)，諸如，一般在-2. OeV與-4. 5eV之間的值，例如，在_2. OeV與-4. 2eV之間的值。此金屬可達(dá)少于5nm的均方根值的表面粗糙度。此金屬可以0. 18微米或更小的臨界尺寸形成圖案。此金屬可形成圖案以使，像素到像素，電極(諸如，一像素中間電極及一格柵之間)的間隔不會以多于的標(biāo)準(zhǔn)偏差改變。
9
金屬可以一氧化物(諸如，自然氧化物-諸如在TiN的情況下，TiOxNy)終結(jié)。一般，此氧化物或在其上的其它材料(諸如，有機(jī)殘質(zhì)、無機(jī)殘質(zhì)，諸如，‘聚合物'等)具有一致且已知的組成物厚度。此金屬可為一導(dǎo)性材料，其中，構(gòu)成此金屬的材料主體可具有少于100微奧姆*厘米的電阻。金屬可被加工處理，使得在晶圓上，在欲形成光敏性像素的所有區(qū)域，其未被任何其它氧化物或有機(jī)物或污染物封蓋。在形成界面層之前或之后，晶圓的上表面可包括金屬區(qū)及絕緣材料(諸如，絕緣氧化物)區(qū)，這樣，此表面上的特征的峰谷距離少于50nm。在引入光敏性半導(dǎo)體層之前，3V偏差下，在1. 1x1. Ium或ljxl.4um矩形柵極中央的一像素電極間流動的漏電流應(yīng)少于0. IfA0材料'1'上的層或材料形成界面或界面層。下面依次對形成此界面的各層進(jìn)行詳細(xì)描述。材料"2"是此界面層的第一部分，且包含位于所述金屬上的材料。材料'2'可構(gòu)成此金屬的純凈表面。此層的材料可包含氧化物，包括通常通過暴露于水、氧或其它氧化物質(zhì)，因被暴露金屬存在而形成的那些；或可有計劃地形成，諸如通過暴露于受控環(huán)境及暴露于高溫如快速熱處理。自然氧化物包括，例如，下列在TiN上的Ti02及TiOxNy ；在Al 上的A1203 ；在Au上的Au203 ；在Pt上的PtO或Pt02 ；在Ni上的Ni203 ；在W上的W03 ；在 Pd上的PdO及在ITO上的富氧ΙΤ0。此自然氧化物可被除去，如使用蝕刻，和用另一層替換。 例如，諸如TiOxNy的自然氧化物可被蝕刻(使用諸如氬噴測的方法)，然后，可在其上沉積一層，如受控制氧化物，諸如，Ti02、Ti0x或TiOxNy。自然氧化物及有計劃沉積的氧化物的厚度總和可為2與20nm之間。材料'2'的一部分可為一對大部分或所有波長的可見光實(shí)質(zhì)上透明的材料。其可具有大于2eV或大于2.5eV或大于!BeV的能隙。其可為一大能隙摻雜半導(dǎo)體。其可通過化學(xué)計量而達(dá)成摻雜，諸如其中χ被改變的TiOx的情況下，在材料2之下或之上，以達(dá)到凈摻雜。χ之值通常為1.9，以實(shí)現(xiàn)Ti過量于化學(xué)計量的Ti02。χ之值通?？蔀?.1，以實(shí)現(xiàn) 0過量于化學(xué)計量的Ti02。其中χ < -2的TiOx可通過使化學(xué)計量的Ti02暴露于還原環(huán)境而實(shí)現(xiàn)。游離電子的密度可通過增加起始化學(xué)計量的Ti02被還原的程度(即，相對于數(shù)值2更大量地減少TiOx中的χ)而增加(其相對應(yīng)于較大的η-型摻雜)。Ti02可與氮摻雜以改變其游離載體濃度、功函數(shù)，及電子親和性。1102或11(^可與8、(、&)、!^摻雜。其可為低摻雜的η-型材料，諸如，具有10~10Cm-3的平衡載體密度的輕度摻雜的TiOx。其可為適中摻雜的η-型材料，諸如，具有10~16Cm-3的平衡載體密度的TiOx。其可為一更強(qiáng)烈摻雜的η-型材料，諸如，具有10~18或10~19Cm-3的平衡載體密度的TiOx。其電子親和性積極地實(shí)質(zhì)上緊密地相對應(yīng)于該金屬的功函數(shù)。其功函數(shù)可實(shí)質(zhì)上緊密地相對應(yīng)于該金屬的功函數(shù)。其離子化電勢可位于比吸光層(本文中所述的材料’ 4’ )的離子電勢更深的能量。其可經(jīng)由退火方法、氣相處理，或化學(xué)處理(諸如，暴露于有機(jī)分子)處理，以便使電洞在與相鄰的半導(dǎo)體層(諸如，吸光層(即下面探討的’ 4’ )接觸時達(dá)到低表面重組速率。材料'3'還可存在于此界面層中，且包含可置于或位于此界面層的第一部分之上的材料。材料'3'包含吸附的有機(jī)物(如有機(jī)分子)，其有計劃或偶然地或通過這些的組合而引入，其位于金屬上，與此金屬直接接觸，或與金屬氧化物直接接觸。本文中對這些分子進(jìn)行詳細(xì)探討。實(shí)施例包含材料'2'但不存在材料'3'。這種實(shí)施例包括選擇材料，其中無需黏著層諸如通過材料’ 3’提供的。舉例而言，若材料'2'結(jié)合諸如鈦等金屬(諸如，若材料'2'結(jié)合TiOx)，及若材料'4'結(jié)合交聯(lián)劑(諸如，巰苯甲酸，其中巰苯甲酸上的一官能基結(jié)合TiOx)，則可提供材料'4'及材料'2'之間的黏著而不明確包含材料'3'。實(shí)施例中，材料’ 1’、材料'2'及材料’ 3’都可存在。實(shí)施例包含其中不有計劃地引入異質(zhì)接面而通過金屬'1'與材料’4’達(dá)到肖特基接觸的情況。實(shí)施例包含一其中TiN 或TiOxNy形成金屬'1'，層'2'是金屬'1'的純凈終結(jié)而無大量形成自然氧化物，一黏著層(諸如，六甲基二硅氮烷)可在材料’ 3’中提供的裝置。在實(shí)施例中，材料’ 1’、材料’ 2’及材料’ 3’都可存在。實(shí)施例包含其中與光敏性層'4'的異質(zhì)接面通過材料’ 2’中使用大能隙的氧化物而形成的情況。實(shí)施例包含其中 TiN或TiOxNy形成金屬'1'，層'2 ‘包含大能隙半導(dǎo)體(諸如，TiOx (其可經(jīng)結(jié)構(gòu)性摻雜、雜質(zhì)摻雜，或二者，或兩者都不是))，且一黏著層(如六甲基二硅氮烷)可在材料'3' 中提供的裝置。實(shí)施例中，材料'Γ可為鋁金屬，材料'2'可包含鋁的自然氧化物，且可包含摻雜的導(dǎo)性氧化物(諸如摻雜的Α1203)，和/或可包含大能隙半導(dǎo)體，諸如，Ti0x(其可經(jīng)結(jié)構(gòu)性摻雜、雜質(zhì)摻雜，或二者，或兩者都不是)，且材料'3'可包含一黏著層(諸如，六甲
基二硅氮烷)。實(shí)施例中，材料'1'可包含鋁、鎵、銦、錫、鉛、鉍、鎂、鈣、鋅、鉬、鈦、釩、鑭、鉻、錳、
鐵、鈷、鎳、銅、鋯、鈮、鈀、銀、鉿、鉭、鎢、銥、鉬、金。實(shí)施例中，優(yōu)選用于標(biāo)準(zhǔn)CMOS的金屬(如鋁、鎢、鉭、鈦、銅)。實(shí)施例中，材料'2'可包含所述金屬的表面，且可包含鋁、鎵、銦、錫、鉛、鉍、鎂、 鈣、鋅、鉬、鈦、釩、鑭、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋯、鈮、鈀、銀、鉿、鉭、鎢、銥、鉬、金的氧化物、氮化物或氧氮化物。實(shí)施例中，優(yōu)選其包含用于標(biāo)準(zhǔn)CMOS的金屬(如鋁、鎢、鉭、鈦、銅)的氧化物、氮化物或氧氮化物。實(shí)施例中，材料'2'可包含多個次層。實(shí)施例中，其可包含一由諸如鋁、鎵、銦、 錫、鉛、鉍、鎂、鈣、鋅、鉬、鈦、釩、鑭、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋯、鈮、鈀、銀、鉿、鉭、鎢、銥、鉬、金的金屬組成的次層。實(shí)施例中，優(yōu)選此次層可包含用于標(biāo)準(zhǔn)CMOS的金屬(如鋁、鎢、鉭、鈦、 銅)。實(shí)施例中，材料'2'可包含一由鋁、鎵、銦、錫、鉛、鉍、鎂、鈣、鋅、鉬、鈦、釩、鑭、鉻、 錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋯、鈮、鈀、銀、鉿、鉭、鎢、銥、鉬、金的氧化物、氮化物或氧氮化物所組成的另外次層。實(shí)施例中，優(yōu)選此另外次層包含用于標(biāo)準(zhǔn)CMOS的金屬(如鋁、鎢、鉭、鈦、銅)的氧化物、氮化物或氧氮化物。稱為材料’ 4’之層是指一吸光層，其包含納米晶體或石英點(diǎn)。量子點(diǎn)(QD)(圖1 中以'1220'描述)可為一納米結(jié)構(gòu)，例如，一半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)，其限制所有三個空間方向的導(dǎo)電帶電子、價電帶電洞或激子(導(dǎo)電帶電子及價電帶電洞的結(jié)合對)。此限制可能是由于靜電勢(例如，通過外部電極、摻雜、應(yīng)變、雜質(zhì)而產(chǎn)生)，不同半導(dǎo)體材料(例如，核殼納米晶體體系，其結(jié)合于圖1的'1221'內(nèi))或一半導(dǎo)體與另一材料(例如，通過有機(jī)配位子；或通過介電物質(zhì)(諸如，氧化物(諸如，PbO)、硫化物(諸如，PbS03)、硫酸鹽(諸如，PbS04)或Si02)裝點(diǎn)的半導(dǎo)體，其結(jié)合于圖1中的'1221’內(nèi))之間界面的存在，結(jié)合于圖 1的’ 1221’內(nèi)的半導(dǎo)體表面的存在，或這些中一個或多個的組合。一量子點(diǎn)在其吸收光譜中展現(xiàn)理想化零尺寸系統(tǒng)的個別量化能譜的作用。對應(yīng)于此個別能譜的波函數(shù)在量子點(diǎn)內(nèi)被實(shí)質(zhì)上空間局部化，但在此材料的晶格的許多期間擴(kuò)展。一示例實(shí)施例中，QD可具有一半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體材料核(諸如，PbS)。配位子可附著到一些或全部的外表面，或在某些實(shí)施例中可被除去。某些實(shí)施例中，相鄰QD的核可熔合在一起以形成具納米規(guī)格特征的納米材料的連續(xù)膜。其它實(shí)施例中，核可通過連接劑分子彼此連接。某些實(shí)施例中，捕捉態(tài)可在納米材料的外表面上形成。某些實(shí)施例中，核可為PbS且捕捉態(tài)可通過核外表面上形成的諸如的氧化物形成。一 QD層可具有熔融QD核的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，其具有與核者(例如氧化核材料(如 PbS03))組成不同，或不同種類的半導(dǎo)體的外表面。此膜的各QD核致密接觸，但持續(xù)展現(xiàn)各量子點(diǎn)的許多性質(zhì)。例如，一單獨(dú)(未經(jīng)熔融)的量子點(diǎn)具有一自與其尺寸(例如，1-lOnm) 有關(guān)的量子效應(yīng)產(chǎn)生的充分特征化的激子吸收波長峰值。此膜內(nèi)的熔融QD的激子吸收波長峰值未顯著地自熔融前存在的中央吸收波長位移。例如，熔融時中央吸收波長可改變約 10%或更少。因此，膜內(nèi)的QD保持其量子效應(yīng)，即使其可能為一巨觀結(jié)構(gòu)的組成部分。某些實(shí)施例中，QD核通過如下進(jìn)一步描述的連接劑分子連接。這使電流能比通過未經(jīng)連接、 未熔融的QD更輕易地流動。但是，使用連接劑分子形成QD連續(xù)膜來替代使核熔融會降低某些光導(dǎo)體及影像感應(yīng)器實(shí)施例的暗電流。某些實(shí)施例中，QD層例外地具輻射敏感性。此敏感性對于低輻射成像應(yīng)用特別有用。同時，此裝置的增益可被動態(tài)調(diào)整以使QDPC飽和，即，其它光子持續(xù)提供可通過讀出電子電路識別的其它有用信息。增益的調(diào)整可通過改變于一特定裝置(例如，一像素)的電壓偏差及因而的形成電場而方便地實(shí)現(xiàn)。QD裝置的一些實(shí)施例包含一 QD層及一經(jīng)專門設(shè)計或預(yù)先制造的電子讀出集成電路。然后，QD層直接形成于此經(jīng)專門設(shè)計或預(yù)先制造之電子讀出集成電路上。QD層可另外被形成圖案以使其形成個別的島狀物。某些實(shí)施例中，QD 層迭置于電路上，其持績重迭且接觸此電路的至少一些特征。某些實(shí)施例中，若QD層迭置此電路的三維特征，QD層可順應(yīng)這些特征。換言之，在QD層與下面的電子讀出集成電路之間存在一實(shí)質(zhì)上緊鄰的界面。此電路的一個或多個電極接觸此QD層，且能繼電保護(hù)有關(guān)于 QD層的信息，例如，與QD層上的輻射量有關(guān)的電子信號，至一讀出電路。QD層可以連續(xù)方式提供以覆蓋整個底下電路(如一讀出電路)，或形成圖案。若QD層以連續(xù)方式提供，填充因子可達(dá)約100%，形成圖案時，此填充因子被降低，但對于某些使用硅光二極管的示例CMOS 感應(yīng)器仍可遠(yuǎn)大于通常的35%。許多實(shí)施例中，QD光學(xué)裝置使用可用于一般用以制造傳統(tǒng) CMOS裝置的設(shè)備的技術(shù)輕易制造。例如，一 QD層可使用旋轉(zhuǎn)涂覆(其為一種標(biāo)準(zhǔn)CMOS方法)以溶液涂覆于一預(yù)先制造的電子讀出電路上，并任選以其它CMOS可兼容的技術(shù)進(jìn)一步處理，以提供用于此裝置的最終QD層。因?yàn)镼D層無需以奇特或困難的技術(shù)制造，而可替代地使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS方法制造，QD光學(xué)裝置可以高體積制造，且相對于現(xiàn)今的CMOS處理步驟而言在資本成本(非材料上)無顯著增加。QD材料在約可見光的端緣(如約650nm)具一吸收截止。QD材料可在較長波長具有一吸收截止，以確保在整個可見光內(nèi)的高吸收率，如當(dāng)吸收截止在700-900nm范圍內(nèi)時。QD膜可使用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方法、噴墨印刷方法、Langmuir-Blodgett膜沉積、電動噴灑，或納米壓印沉積。QD膜可使用使QD溶液以30RPM分配于一晶圓上并隨后以三步驟旋轉(zhuǎn)方法來沉積?？芍付≦D溶液吸收波峰的光譜位置位于740nm+/-10nm。接近740nm的QD吸收波峰及稍向此波峰的藍(lán)色的波谷的吸收率比值可被特定為1. 2?？芍付孔狱c(diǎn)層的厚度為300nm+/-50nm?？蛇x擇量子點(diǎn)層的厚度以確保在 400-640nm的光譜范圍內(nèi)入射于此膜上的所有光線的大于90%被吸收?？芍付孔狱c(diǎn)膜的粗糙度(均方根值)為少于5nm。在適當(dāng)偏差(如3V偏差)下的1. 1x1. Ium像素的暗電流可為少于0.5fA。 1. lxl. Ium像素中的增益可大于10。堿金屬雜質(zhì)可以低于5E17cm-3濃度存在于量子點(diǎn)膜中。200mm晶圓內(nèi)尺寸大于 0.16微米的缺陷可少于20。流動載體的移動性可超過lE-5cm2/Vs。此膜內(nèi)的納米晶體的裝載分率可超過30體積％。結(jié)合于材料，4，內(nèi)的可為如Pb0、PbS04、PbS03、聚硫酸鹽的化學(xué)物；且其還可包括如02、N2、Ar、H2、C02、H20及H2S的物理吸附物。結(jié)合于材料’ 4’內(nèi)的可為與至少一納米顆粒，或納米晶體或量子點(diǎn)的表面結(jié)合的分子。這些可包括以硫醇封端的配位體，諸如，苯硫醇、乙烷硫醇；以羧酸酯封端的分子，諸如，油酸及甲酸；以胺封端的配位體，諸如，吡啶、丁胺、辛胺。其還可包括二齒交聯(lián)劑，諸如， 苯二硫醇、乙烷二硫醇及丁烷二硫醇。其還可包括包含(1)主干；( 與納米顆粒表面結(jié)合的特定側(cè)基團(tuán)和/或端基團(tuán)，包含硫醇、胺、羧酸酯；和⑶其它官能基，如賦予在極性、非極性及部分極性的溶劑內(nèi)可溶性的多齒分子。材料’ 5’可包含在’ 4’的頂部上的層，其可提供底下材料的鈍化，包含使此材料堆棧物的層’ 1’- ‘4’之間及此材料堆棧物的外部的物質(zhì)的移動程度最小化。此層還可促進(jìn)與迭置層(如封裝層)的良好物理性黏著。材料'6'是指可被包含于材料堆棧物的頂部上且可用以使此材料堆棧物的層’ Γ- ‘4’之間及此材料堆棧物的外部的物質(zhì)的移動程度最小化的一層或多層。在一平面電池結(jié)構(gòu)中，量子點(diǎn)膜層可使用低溫(少于IOOoC)的PECVD Si02、SiN或SiOCN方法提供適于與CFA進(jìn)一步整合的透光膜而封裝以抗氧及水份的擴(kuò)散?？芍付ù四ぞ哂?00nm+/-10nm 的厚度?？芍付ㄆ渚哂猩儆?nm rms的表面粗糙度。透光率可超過99%。提供與底下層的黏著。一實(shí)施例可在200mm晶圓上具有少于20個大于0. Ium顆粒缺陷。一實(shí)施例可在 200mm晶圓上具有少于20個大于0. Ium針孔。電觸點(diǎn)及光敏性半導(dǎo)體之間的界面性質(zhì)是裝置穩(wěn)定性及性能的重要決定因素。例如，是否此觸點(diǎn)是奧姆對肖特基，及是否此觸點(diǎn)和半導(dǎo)體被一使{半導(dǎo)體及觸點(diǎn)}的至少其一鈍化的薄界面層分離對于穩(wěn)定性及性能是重要的。光導(dǎo)層的組成-例如，構(gòu)成光導(dǎo)體的半導(dǎo)體材料上表面捕捉態(tài)的存在-是裝置性能及穩(wěn)定性的重要決定因素。特別地，導(dǎo)光材料通常對納米顆粒表面上經(jīng)物理吸收或化學(xué)吸收的物種(可能最初以氣體存在(諸如，02、H20、C(^))的存在敏感因而在加工處理期間需小心控制這些，且封裝和/或鈍化層可用于此光導(dǎo)層之上和/或之下，以隨時間的過去保持一致的導(dǎo)光性能。下面進(jìn)一步描述一實(shí)施例的金屬及半導(dǎo)體之間的界面與一實(shí)施例的封裝。
層'4'可由硅(包含單晶硅、多晶硅、納米晶體硅，或非晶硅(包含氫化的非晶硅))制成。層'4'可包含非實(shí)質(zhì)上量子限制，相反地實(shí)質(zhì)上保持一本體半導(dǎo)體的能隙的材料。實(shí)施例包含諸如硅、鎵、砷、碳、PbS、PbSe, PbTe, Bi2S3、In2S3、銅-銦-鎵-硒化物 (或硫化物)、SnS、SnSe, SnTe的材料的結(jié)晶或多晶或納米晶體或非晶的實(shí)施例，其中，任何結(jié)晶或部分結(jié)晶次單元的特性尺寸通常不小于使用的半導(dǎo)體材料的Bohr激子半徑(電子-電洞對的特性空間程度)。一實(shí)施例的界面形成可包含材料’ 1’的清理和終結(jié)。一實(shí)施例的界面可包含材料'Γ上形成的氧化物，包含作為材料'2'的一部分的自然氧化物。此氧化物的厚度是裝置性能的重要決定因素。過度的氧化物厚度(例如， 超過10-20nm的厚度)會提供與此光導(dǎo)體膜呈串聯(lián)的過度接觸電阻，需應(yīng)用不希望的提高的偏差c/o偏電流。實(shí)施例中，此自然氧化物的厚度被保持在少于5nm的范圍內(nèi)。一實(shí)施例的界面可包含作為材料'2'的一部分的另一薄層，諸如，Ti02，其一般被包含以改良與欲置于上的半導(dǎo)體的界面的功函數(shù)。此層在實(shí)施例中可提供有利于一種電荷載體的選擇性例如，Τ 02可被建構(gòu)以便在操作偏壓下，其有效地將電子注射入導(dǎo)光半導(dǎo)層的導(dǎo)電帶內(nèi)，但在此相同偏壓下，其以低許多的功效從此導(dǎo)光半導(dǎo)層的價能帶取得電洞。Ti02可被建構(gòu)以便在操作偏壓下，其有效地從導(dǎo)光半導(dǎo)層的導(dǎo)電帶擷取電子，但在此相同偏壓下，其以低許多的功效將電洞注射入此導(dǎo)光半導(dǎo)層的價能帶內(nèi)。一實(shí)施例的界面可為作為材料'2'的一部分的另一薄層，諸如，WH-PPV，一般被包含以使一種電荷載體(諸如，電洞)流動，同時阻絕另一種(諸如，電子)的流動?！獙?shí)施例的界面可包含作為材料'3'的一部分的薄層，可能為自行組織的分子單層，其被設(shè)計來使分子的一側(cè)與底下層結(jié)合，且在此分子的另一終端，結(jié)合欲被置于其上的半導(dǎo)體，且確保受控電子通訊，亦確保機(jī)械穩(wěn)定性，例如，構(gòu)成多層裝置的材料間的良好黏著。—實(shí)施例的層狀結(jié)構(gòu)提供經(jīng)由一界面的有效電荷載體轉(zhuǎn)移。實(shí)施例中，此層狀結(jié)構(gòu)可與導(dǎo)光半導(dǎo)體層形成實(shí)質(zhì)上奧姆接觸，在接近此界面處提供極少或無半導(dǎo)體耗損，且提供至少一種電荷載體(例如，電子、電洞)的有效率注入及擷取。實(shí)施例中，此層狀結(jié)構(gòu)可與此導(dǎo)光半導(dǎo)體層形成肖特基接觸，提供將被注入和/或取得的電荷載體必須克服的能量壘。實(shí)施例中，此層狀結(jié)構(gòu)可形成選擇性接觸，提供比提供另一種(例如，電洞)的擷取有效得多的一種電荷載體(例如，電子)的注入；和/或提供比提供另一種(例如，電洞) 的注入有效得多的一種電荷載體的取得。一實(shí)施例的層狀結(jié)構(gòu)提供此接觸表面的功函數(shù)，其中，有效功函數(shù)由電極材料、界面層材料及其厚度決定?！獙?shí)施例的層狀結(jié)構(gòu)提供用以抑制不希望的載體轉(zhuǎn)移的阻斷能力，例如，在P-半導(dǎo)體光檢測器裝置的情況下，作為在金屬電極的表面上提供電子捕捉態(tài)的層。一實(shí)施例的層狀結(jié)構(gòu)提供光敏半導(dǎo)體材料與金屬電極的強(qiáng)烈結(jié)合。一實(shí)施例的層狀結(jié)構(gòu)提供金屬電極-半導(dǎo)體材料界面的高溫穩(wěn)定性。具一工程界面層的一實(shí)施例的電子裝置的結(jié)構(gòu)和組成物包括但不局限于包含用于半導(dǎo)體制造的傳統(tǒng)材料的金屬電極，所述傳統(tǒng)材料為在選定化學(xué)計量混合物中輕易被氧
14化或氮化或二者的，諸如，打、1、1^、!^^1、01、0^8 ；或耐氧化或氮化的，諸如，Au、Pt、I h、 Ir、Ru、石墨、非晶碳、石墨烯，或碳納米管。此等金屬電極也可由合金、導(dǎo)性玻璃及各種導(dǎo)性介金屬合金形成。所得電極的功函數(shù)可通過曝露于在特定溫度下的氧、氮或其組合持續(xù)一特定時間來調(diào)整?！獙?shí)施例的電子裝置的結(jié)構(gòu)和組成物包含在金屬觸點(diǎn)表面上的界面層。一實(shí)施例的界面層包含此電極的元素的氧化物或介金屬合金，其具有足以維持觸點(diǎn)的奧姆特性的最大厚度，但具有足以產(chǎn)生電子捕捉態(tài)的最小厚度。此結(jié)構(gòu)可使用PVD (物理蒸氣沉積)、 ALD(原子層沉積)、CVD(化學(xué)蒸氣沉積)、離子簇、離子束沉積、離子植入、退火或其它膜沉積方法產(chǎn)生或生成。另外，這種膜可由水性和非水性液體組成物形成，其可包含電化學(xué)技術(shù)，形成所述金屬的氫氧化物、氧化物、氟化物、硫化物、硫酸鹽、亞硫酸鹽、磺酸鹽、磷酸鹽、 膦酸鹽、亞磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氮化物、碳酸鹽、碳化物及其它類型的鹽或絡(luò)合物。界面層的平均厚度可根據(jù)最終界面層的導(dǎo)性及金屬電極本身的功函數(shù)而在0. lnm-0. 2nm至 10nm-50nm 內(nèi)變化。一實(shí)施例的界面層包含沉積于電極表面上的另一氧化物，該氧化物摻雜有Ti02、 Hf02、A1203、Si02、Ta205、aixAly0、aixG￡iy0、ZnInxSnyO 和相似的 ρ-導(dǎo)性材料。再者，這些材料可使用先前所述的方法沉積。界面層的其它性質(zhì)由與半導(dǎo)體光敏層組分形成相對較強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)(優(yōu)選共價的)的必要性而決定。在光敏性層無一組份提供與界面層的化學(xué)鍵結(jié)的情況下，此界面層的表面使用有機(jī)二官能性分子改性，其中，一種官能團(tuán)提供與界面層表面的選擇性鍵結(jié)，而第二種官能基提供與配位體的鍵結(jié)或直接與半導(dǎo)體納米晶體鍵結(jié)。這些鍵結(jié)分子可在非導(dǎo)性烷或芳基主鏈上形成，或可在包含苯胺、乙炔或其它類型的sp2混雜碳的導(dǎo)性主鏈上形成。提供與電極的氧化表面或界面層的表面鍵結(jié)的官能基包括但不局限于硅烷、硅氧烷、硅氮烷、伯胺，仲胺或叔胺、酰亞胺、磷酸鹽、肟、羧酸酯。形成界面層的有機(jī)分子的平均長度通?？蓮?至16個碳原子變化。若電極的金屬是鈍性的(例如，An、Pt、Cu、Ag等)，界面層可由包含提供與一邊的金屬表面及與另一邊的納米晶體直接鍵結(jié)的二相似官能團(tuán)的分子形成。一例子是形成 Au-S-R-S-NC鍵。再者，有機(jī)界面層的厚度及導(dǎo)性由所需的電子裝置性質(zhì)限定。若界面層的導(dǎo)性超過電子裝置參數(shù)所需的可容許極限(對于平面電極元件)，連續(xù)膜可使用傳統(tǒng)形成圖案的技術(shù)形成圖案。在具有至少二電極的每一電子裝置中，電極之一可由具有一功函數(shù)的金屬制成， 而另一電極可具有不同功函數(shù)和/或不同類型的導(dǎo)性(電子或電洞)。對于垂直結(jié)構(gòu)的電子裝置，如上的相同方式被用于底部電極，而頂面上的界面層由沉積有機(jī)分子或半導(dǎo)體材料的薄透明層而形成。上述分子為具有從約1至約10，000的聚合度的聚合物。在形成本文中所述的裝置中，一般，可形成此裝置來包含材料'1'及材料'2' 的一致、可靠組合，然后可控制地形成材料'3'及吸光層'4'。例如，一實(shí)施例可通過材料'1'提供具有少于100微奧姆*公分的電阻及位于-2eV與-4. 5之間及位于-2eV 與-4. 2eV之間的功函數(shù)的高導(dǎo)性觸點(diǎn)。一實(shí)施例通過材料'2'提供具有能使電子注入隨后的光敏半導(dǎo)體層內(nèi)但阻絕從該層擷取電洞的大能帶層。一實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)摻雜的實(shí)質(zhì)上透明的氧化物，諸如，η-型TiOx的受控厚度，作為材料'2'的第一部分的一部分。例如，一實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)2-20范圍的TiOx厚度，其被控制于l-5nm內(nèi)；且其中，TiOx具有xl018cm-3 的特別選擇的載體密度，且在載體密度具有嚴(yán)格的控制帶譜，諸如，+/-10%。本文中所述裝置的層堆棧物或結(jié)構(gòu)的制造包括(1)形成金屬，諸如，通過在氮氛圍中噴濺鈦，導(dǎo)致TiN的形成；(2)其后加工處理，導(dǎo)致界面層(諸如，自然氧化物，諸如， TiOxNy或TiOx)的形成(此可為其后的加工處理產(chǎn)生一范圍的可能氧化物厚度及摻雜物與載體濃度)；C3)經(jīng)由蝕刻，諸如，硫酸-過氧化氫-去離子水蝕刻，或過氧化銨蝕刻，或物理性蝕刻(如氬氣噴濺)，或反應(yīng)性噴濺蝕刻(如氬氣及氫氣)移除自然氧化物層；一實(shí)施例中，此蝕刻完全移除此氧化物；可進(jìn)行有節(jié)制的過度蝕刻以確保完全移除；(4) 一實(shí)施例沉積氧化物(如，TiOx, TiOxNy)的受控厚度、受控?fù)诫s及受控表面終結(jié)層或其它界面層。諸如物理蒸氣沉積的方法(包含在02、N2，或其混合物存在下的TiOx源、TN源或Ti源的DC 噴濺、RF噴濺)可用于沉積這些層。方法還包含CVD及ALD，其中，首先將前驅(qū)體沉積于晶圓的表面上，和在受控溫度下進(jìn)行反應(yīng)。在其中將形成TiOx的情況下，可采用前驅(qū)體。本文中所述裝置的層堆棧物或結(jié)構(gòu)的制造可包括(1)形成金屬，諸如，通過在氮氛圍中噴濺鈦，導(dǎo)致TiN的形成；( 在此金屬頂部上原位過渡到界面層的沉積。這些可包含?。柣?！“⑴力,。該層可具有氧化物(如，TiOx、TiOxNy)的受控厚度，受控?fù)诫s及受控表面終結(jié)層或其它界面層。諸如物理蒸氣沉積的方法(包含在02、N2，或其混合物存在下的 TiOx源、TN源或Ti源的DC噴濺、RF噴濺)可用于沉積這些層。方法還包含CVD及ALD，其中，首先將前驅(qū)體沉積于晶圓的表面上，和在受控溫度下進(jìn)行反應(yīng)。在其中將形成TiOx的情況下，可采用前驅(qū)體。如上所述，封裝和/或鈍化層可被用于光導(dǎo)層之上和/或之下，以隨時間的過去保持一致導(dǎo)光特征。本文中所述的實(shí)施例確保導(dǎo)光層內(nèi)一致的氣體環(huán)境(或無大量氣體存在)。例如，真空、氬、氮、氧、氫、二氧化碳可被包含或被排除，以各種比例及達(dá)各種程度。實(shí)施例可排除氧、H20、C02，且可無氣體分子，或僅包含非反應(yīng)性的材料，諸如，氬和/ 或氮。為隨時間的過去保持一致的導(dǎo)光特征，可包含封裝層，其目的是避免導(dǎo)光膜及此膜外部區(qū)域間的氣體交換。一實(shí)施例中用于此目的的材料包括但不局限于聚二甲苯；As2S3 或 As2Se3 ；Si3N4、Si02 及其混合物，即，SiOxNy ；諸如 Ti02、Hf02, A1203、Si02、Ta205、 ZnxAlyO、ZnxGayO> ZnInxSny 的氧化物。封裝材料可在鈍化層之后，其可能呈實(shí)質(zhì)上單分子單層形式。此第一層可在沉積此封裝劑過程中用于保護(hù)被封裝的結(jié)構(gòu)例如，可使用不會不利地改變導(dǎo)光層的光電行為的步驟先沉積可諸如聚二甲苯的材料層，并在隨后的封裝公藝過程中提供導(dǎo)光層保護(hù)。其可，例如，保護(hù)此膜免于用于沉積含氧封裝劑(諸如，SiOx、SiOxNy等)的某些工藝過程中存在的氧和其自由基產(chǎn)生的反應(yīng)。實(shí)施例中，總封裝劑堆棧物(可包含多數(shù)層)的通常厚度范圍可為單一單層(通常 nm或稍微次-nm，例如，5A)至通常1微米。實(shí)施例中，總封裝劑堆棧物的總厚度可希望為不到1-2微米，以最少地干擾此陣列的光學(xué)性質(zhì)干擾。實(shí)施例中，包含于層'1' , ‘ 2' , ‘ 3' , ‘ 4' , ‘ 5'中至少其一內(nèi)的可為用以清除可與此裝置內(nèi)的材料(包含若反應(yīng)會改變裝置的光電性質(zhì)的材料)反應(yīng)的材料。 會進(jìn)入此裝置的反應(yīng)性分子的例子包含02及H20及03。可通過這種反應(yīng)改變光電性質(zhì)的裝置內(nèi)材料的例子包含材料'4' NC、材料'3'黏著、材料'2'界面及'1'金屬。清除作用的部分的例子包含氮化硼、硼氫化物(包含四氫硼酸鹽)、兒茶素硼烷、三仲丁基硼氫化鋰、硼氫化鋰、三乙基硼氫化鋰、硼氫化鈉及硼氫化鈾。清除作用的部分的例子包含可水解的硅氧烷。一實(shí)施例的裝置可包含與半導(dǎo)體光敏層的組分的強(qiáng)烈化學(xué)鍵(例如，共價)。在光敏層無一組分提供與界面層的化學(xué)鍵結(jié)的情況下，界面層的表面使用有機(jī)二官能分子改性，其中，一種官能團(tuán)提供與界面層表面的選擇性鍵結(jié)，而第二種官能團(tuán)提供與配位體或直接與半導(dǎo)體納米晶體的鍵結(jié)。這些鍵結(jié)分子可在非導(dǎo)性的烷或芳基主鏈上形成，或可在包含苯胺、乙炔，或其它類型的sp2混雜碳的導(dǎo)性主鏈上形成。提供與氧化物的鍵結(jié)的官能團(tuán)可包含硅烷、硅氧烷、硅氮烷、伯胺、仲胺或叔胺、酰亞胺、磷酸鹽、肟、羧酸酯。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括在干凈的干燥空氣氛圍中在20°C使用SCl預(yù)清理晶圓30秒。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括在干凈的干燥空氣氛圍中在20°C下在去離子水中沖洗30秒。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括使晶圓干燥，其包括在指定環(huán)境 (諸如，干凈的干燥空氣、真空、氮、氬，或還原氛圍(諸如，氫)，或含有惰性氣體(諸如，N2 或Ar)和氧化氣體(諸如，02)的受控氧化氛圍)，在指定溫度(諸如，20、70、150或200°C) 烘烤指定時間(諸如，30秒小時)。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括指定其它處理方法之間的最大及最小與平均的等待時間。—實(shí)施例的裝置的制造方法可包括處理基材及量子點(diǎn)膜，其包括在指定氛圍(諸如，N2)、指定溫度(諸如，25°C)下曝露于在乙腈中的乙烷二硫醇指定時間(諸如，20秒)。 一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括處理基材及量子點(diǎn)膜，其包括在指定氛圍(諸如，N2)、 指定溫度(諸如，25°C)下曝置于在乙腈中的己烷二硫醇指定時間(諸如，20秒)。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括在某溫度(諸如，IOO0C )或低于此溫度沉積介電封蓋層(諸如，Si02)，且達(dá)一特定介電封蓋層厚度如100度C。一實(shí)施例的裝置的制造方法包括微影界定待蝕刻的區(qū)域，之后蝕刻材料，包含 Si02。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括在某溫度(諸如，IOO0C)或低于此溫度沉積介電封蓋層(諸如，SiN)，且達(dá)一特定介電封蓋層厚度如100度C。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括微影界定待蝕刻的區(qū)域，之后蝕刻材料，包含 SiN。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括硅CMOS制造，包括在沉積量子點(diǎn)層之前在 200nm Si晶圓上加工處理及以0. 11微米節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)Al/Si02材料技術(shù)。CMOS制造流可以具圖案的金屬觸點(diǎn)(諸如，TiN)而完成。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括使在通孔層上結(jié)合一 Cu/TEOS/SiN HM單一波紋層，之后選擇性無電沉積M/Au堆棧物。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括基材的預(yù)處理?？赡苄枰饘匐姌O和/或介電表面改性以改善層間之電接觸或黏著。替代濕法預(yù)清理，晶圓可通過等離子體或液相或蒸氣相方法處理以形成具受控障壁高度及表面狀態(tài)密度的黏著單層。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括沉積光敏膜，其中，對周圍氛圍緊密控制以使氧及水份對膜性能的影響達(dá)最小和/或受控制。其可包括使用裝備有02及H20處理監(jiān)視器的生產(chǎn)工具?？商峁?biāo)準(zhǔn)操作程序而確保最小或受控而一致的材料(諸如，量子點(diǎn)及其層)曝露于空氣，包括在化學(xué)品貯存期間，及將流體從貯存容器轉(zhuǎn)移至處理工具槽。制造方法可與氯仿及其它溶劑兼容。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括使量子點(diǎn)層穩(wěn)定化。這些可包括使用二硫醇在乙腈中的稀釋溶液的化學(xué)后處理。由于QF對環(huán)境中的氧及水分的高敏感性，QF沉積與后處理之間的等待時間需達(dá)最小且在N2層下進(jìn)行。相同條件應(yīng)用于后處理B與介電封蓋沉積之間的等待時間。一實(shí)施例的裝置的制造方法可包括QF膜的密封以在此裝置的壽命期間免于氧及水分的擴(kuò)散?？刹捎肧i02/SiN堆棧物的低溫沉積。這種方法需在低于100°C的基材溫度且在大氣壓或在盡可能高的壓力下實(shí)施。其它方法的選擇可包括低溫旋涂式玻璃方法或超薄金屬膜，其不會影響封蓋層的透光性。一實(shí)施例的裝置的方法控制可包括在量子點(diǎn)沉積之前的進(jìn)料晶圓檢測。一實(shí)施例的檢測步驟包括a)檢測缺陷密度，諸如，使用明視場檢測；b)金屬電極功函數(shù)檢測，諸如，使用紫外線光電子能譜法(UPQ (UPS方法處理控制程序可在覆蓋層處理監(jiān)視晶圓上進(jìn)行)；c)在TLM(測試像素陣列)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行漏電流及介電電壓破壞。裝置的光電響應(yīng)及膜性質(zhì)可用作工藝控制的一部分。實(shí)施例中，材料'4'可包含具有一能隙且提供來在感興趣的波長范圍內(nèi)的光吸收的材料。實(shí)施例中，光敏層可包含諸如Si, PbS, PbSe, CdS, CdSe, GaAs, InP、InAs, PbTe, CdTe, Ge、In2S3, Bi2S3及其混合物的材料。實(shí)施例中，光敏層可包含強(qiáng)烈吸光材料，諸如， 卟啉。實(shí)施例中，光敏層可包含鈍化有機(jī)配位體，諸如，乙烷硫醇、乙烷二硫醇、苯硫醇、苯二硫醇、二苯二硫醇、吡啶、丁胺。實(shí)施例中，一實(shí)施例的光檢測器包含使用光敏性能量障壁控制至少一種電荷載體的流動的光敏裝置。實(shí)施例中，光檢測器可展現(xiàn)增益，其中，每一秒流動的額外電荷單元數(shù)對每秒沖擊在裝置上的光子數(shù)之比會超過1，例如，位于約2-60范圍的值。實(shí)施例中，光檢測器可展現(xiàn)高的規(guī)一化響應(yīng)，S卩，高的光電流對暗電流之比，即使在低光量時。例如，當(dāng)150nW/cm2的可見光沖擊在光檢測器時，光電流對發(fā)光電流之比可超過20。一般，此值需盡可能地高(同時符合其它規(guī)定，諸如，滯后(on lag)及暗電流均一性及光響應(yīng)均一性)。高達(dá)100及更高的值對于150nW/cm2的規(guī)一化響應(yīng)是可能的。實(shí)施例中，光檢測器可展現(xiàn)快速的時間響應(yīng)，且光電流(包含下列強(qiáng)烈照明，諸如，在像素上的luW/cm2及更大)在不到1秒內(nèi)停留在接近暗電流的值(諸如，距暗電流的一最低有效位)。理想地，光電流在一曝光期(可為1/15S、1/30S、1/200S、1/1000S等)內(nèi)停留在此值。實(shí)施例中，黑暗中的電流-電壓特性在零與第一電壓(稱為飽和電壓)間可展現(xiàn)單調(diào)增加的函數(shù)關(guān)系。此范圍可稱為觸發(fā)相。電流-電壓可在第一電壓與第二的較大電壓(稱為穿通電壓)間展現(xiàn)具有比零至第一電壓范圍期間更低的平均斜率的單調(diào)增加的函數(shù)。此第一至第二電壓范圍可稱為飽和范圍。在大于第二(或穿通)電壓的電壓下，電流-電壓關(guān)系可展現(xiàn)相對第一電壓至第二電壓范圍增加的斜率。此最高電壓范圍可稱為穿
18通后范圍。實(shí)施例中，增益可在偏差下使電荷載體(例如，電子)流動通過此裝置的時間 (即，在二觸點(diǎn)之間(諸如，在圖2的左側(cè)材料'1'及右側(cè)材料'1'之間)運(yùn)行的時間， 或圖3的材料'1'與材料'9'之間運(yùn)行的時間)超過電荷載體之平均壽命時，當(dāng)注射流動電荷載體(例如，電子)的觸點(diǎn)也避免擷取其它類型的電荷載體(可稱為被阻斷的載體 (例如，電洞))時，及當(dāng)提供流動電荷載體(例如，電子)的觸點(diǎn)與半導(dǎo)體膜之間的界面提供被阻斷載體(例如，電洞)低的表面重組速率時達(dá)到。此界面體現(xiàn)于圖1的材料'2'及材料'3'，圖2的材料'2'及材料'3'，及圖2的材料'7'及材料'3'，及圖3的材料'2'、材料‘3'、材料‘5'及材料'8'中。更特別地，增益可在偏差下使流動電荷載體(例如，電子)通過此裝置的時間超過電荷載體的平均壽命時達(dá)到。定量地，可以說基區(qū)運(yùn)送因子(α-t)少于但接近1。此可在小量用于流動載體的載體擴(kuò)散長度超過界面層間的分隔時達(dá)到。再者，增益可在偏差下注射流動電荷載體(例如，電子)的觸點(diǎn)也避免擷取其它類型的電荷載體(可稱為被阻斷載體(例如，電洞))時達(dá)到。定量地，可以說發(fā)射體注射效率(Y )少于但接近1。此可通過使用接近阻斷其它類型的電荷載體的擷取的流動載體注射觸點(diǎn)的界面層而達(dá)到。此可通過采用其中一帶譜(諸如，導(dǎo)電帶)在能量上與和其接近的金屬觸點(diǎn)的功函數(shù)實(shí)質(zhì)上接近一致；且在能量上與阻斷電荷載體的擷取的半導(dǎo)體的帶譜實(shí)質(zhì)上不一致的大能隙材料制造此界面層而達(dá)到。再者，增益可在偏壓下提供流動電荷載體(例如，電子)的觸點(diǎn)及半導(dǎo)體膜間的界面提供被阻斷載體(例如，電洞)低的表面重組速率時達(dá)到。定量地，可以說重組因子少于但接近1。此可在流動載體(例如，電子)的小量載體壽命內(nèi)，僅小分率的被阻斷載體(例如，電洞)在提供流動電荷載體(例如，電子)的觸點(diǎn)及半導(dǎo)體膜之間的界面附近重組時達(dá)到。此可能要求被阻斷的載體的表面重組速率少于0. lcm/s，例如，0. 01cm/s或更少。參考圖2，實(shí)施例可包括用以降低在最左的材料'1'與最右的材料'1'之間通過的暗電流的方法及結(jié)構(gòu)。實(shí)施例可包括移除位于最左的材料'1'及最右的材料'1' 的觸點(diǎn)之間的材料'3'之部分內(nèi)的導(dǎo)性部分。實(shí)施例可包括移除位于最左的材料'1' 及最右的材料'1'的觸點(diǎn)之間的諸如金屬氧化物、金屬氫氧化物、有機(jī)污染物、聚合物、導(dǎo)性氧化物的導(dǎo)性部分。參考圖2，實(shí)施例可包括改良材料'7'與材料'4'之間的界面，以控制于此界面的重組速率、被捕捉的電荷、黏著或該界面的數(shù)個這種性質(zhì)。參考圖1，實(shí)施例包括控制諸如存在于界面層'2'及'3'中的表面狀態(tài)。實(shí)施例包括以氙或其它物種或使用氬噴濺撞擊金屬(諸如，材料'1'的Tin)或金屬氫氧化物 (諸如，材料'2'的TiOx)，以便控制或改良表面上的重組速率。實(shí)施例可包括使一種電荷載體在此界面上的表面重組速率降至少于0. lcm/s或至少于0. 01 cm/2。實(shí)施例包括實(shí)現(xiàn)在每一側(cè)尺寸具有0. 9um的像素間距的小像素。實(shí)施例包括使用窄通孔(諸如，0. 15um)。實(shí)施例包括使用.14um的金屬與金屬間隔。本文中所述的實(shí)施例包括一種光敏裝置，包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有一功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，此光敏材料包含P-型半導(dǎo)體，且此光敏材料具有一功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加一偏電壓的電路；光敏材料的功函數(shù)的大小比第一觸點(diǎn)的功函數(shù)大小大至少0. ^V，且還比第
19二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV ；所述光敏材料具有大于當(dāng)偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間的電子壽命；第一觸點(diǎn)提供電子的注入并阻斷電洞的擷?。凰龅谝挥|點(diǎn)與所述光敏材料間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。本文中所述的實(shí)施例包括一種光敏裝置，其包含第一觸點(diǎn)；η-型半導(dǎo)體；包含 P-型半導(dǎo)體的光敏材料；第二觸點(diǎn)；所述光敏材料及所述第二觸點(diǎn)各自具有比4. 5ev淺的功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；所述光敏材料具有大于當(dāng)偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間的電子壽命；所述第一觸點(diǎn)提供電子之注入及阻斷電洞的擷?。凰龅谝挥|點(diǎn)與所述光敏材料間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。本文中所述的實(shí)施例包括一種光檢測器，其包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有一功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含P-型半導(dǎo)體，且所述光敏材料具有一功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)之大小大至少 0. 4eV，且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV ；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)間施加一偏電壓的電路；且所述光敏材料被建構(gòu)來在偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)時提供至少0. 8A/W的響應(yīng)度。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)為注射觸點(diǎn)，而第二觸點(diǎn)為拉取觸點(diǎn)。一實(shí)施例的光檢測器的注射觸點(diǎn)被建構(gòu)來以比注射觸點(diǎn)從光敏材料取得被捕捉載體更大的效率使一流動電流注入光敏材料內(nèi)。一實(shí)施例的光檢測器的注射觸點(diǎn)被建構(gòu)來以比取得的載體將被捕捉載體注入光敏材料內(nèi)更大的效率從光敏材料取得一流動載體。一實(shí)施例的光檢測器的光敏材料為ρ-型半導(dǎo)體材料。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)包含金屬，且其中第二觸點(diǎn)包含金屬。一實(shí)施例的光檢測器的偏電壓在約-0. 1伏特至-2. 8伏特范圍內(nèi)，且流動載體為電子。一實(shí)施例的光檢測器的光敏材料包含選自I^bS、PbSe, PbTe, CdS、CdSe, CdTe, Si、 Ge或C的納米顆粒。一實(shí)施例的光檢測器的每一納米顆粒包含在此納米顆粒表面上的氧化物。一實(shí)施例的光檢測器的光敏層包含選自I^bSCM、PbO, PbSe04, PbTe04、SiOxNy, In203、硫、硫酸鹽、亞砜、碳及碳酸鹽的材料。一實(shí)施例的光檢測器的納米顆粒是相互連接的。一實(shí)施例的光檢測器的注射觸點(diǎn)及拉取觸點(diǎn)各自包含選自Al、Ag、Mg、Ca、Li、 Cu、Ni、NiS、TiN，或 TaN 的材料。一實(shí)施例的光檢測器的光敏層具有100至3000nm范圍的與光線入射方向垂直的尺寸。一實(shí)施例的光檢測器的第一載體類型的多數(shù)在黑暗中，且第二載體類型的多數(shù)在照明下。一實(shí)施例的光檢測器的第一載體類型為電洞，且第二載體類型為電子。
一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)包含淺功函數(shù)的金屬。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自具有比4. 5ev淺的功函數(shù)。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)與第二觸點(diǎn)之間的距離在200nm至2um范圍內(nèi)。一實(shí)施例的光檢測器的流動載體具有至少lE-5cm2/Vs的移動性。一實(shí)施例的光檢測器的ρ-型半導(dǎo)體材料為被摻雜的P-型材料。一實(shí)施例的光檢測器的偏電壓在約+0. 1伏特至+2. 8伏特的范圍內(nèi)，且流動載體為電洞。一實(shí)施例的光檢測器的注射觸點(diǎn)及拉取觸點(diǎn)各自包含選自An、Pt、Pd、Cu、Ni、NiS、 TiN及TaN的材料。一實(shí)施例的光檢測器的第一載體類型的多數(shù)在黑暗中，而一實(shí)施例的光檢測器的第二載體類型的多數(shù)在照明下。一實(shí)施例的光檢測器的第一載體類型為電極，且第二載體類型為電洞。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)包含深功函數(shù)的金屬。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自具有比4. 5ev深的功函數(shù)。一實(shí)施例的光檢測器的η-型半導(dǎo)體材料為被摻雜的η-型材料。一實(shí)施例的光檢測器的光敏材料具有比第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)的功函數(shù)深至少 0. 3ev的功函數(shù)。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自包含選自Al、Ag、^uMgACaH Cu、Ni、NiS、TiN, TaN, η-型多晶硅及η-型非晶硅的材料。本文中所述的實(shí)施例包括一種光檢測器，其包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含η-型半導(dǎo)體；所述第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自具有比4. 5ev深的功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與第二觸點(diǎn)間施加偏電壓的電路；且所述光敏材料被建構(gòu)來在將偏電壓施加在第一觸點(diǎn)與第二觸點(diǎn)之間時提供光導(dǎo)性增益及至少0. 4A/W的響應(yīng)度。一實(shí)施例的光檢測器的光敏材料具有比第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)的功函數(shù)淺至少 0. 3ev的功函數(shù)。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自包含選自Au、Pt、Pd、Cu、Ni、NiS、 TiN、TaN, ρ-型多晶硅及ρ-型非晶硅的材料。本文中所述的實(shí)施例包含一種光敏晶體管，包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)；位于第一觸點(diǎn)與第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含η-型半導(dǎo)體；所述第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自具有肖特基接觸或比4. 5ev深的功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；且所述光敏材料具有大于當(dāng)將偏電壓施加在第一觸點(diǎn)與第二觸點(diǎn)之間時從第一觸點(diǎn)至第二觸點(diǎn)的電洞運(yùn)行時間的電洞壽命。一實(shí)施例的光檢測器的流動載體為電洞，且被捕捉載體為電子。本文中所述的實(shí)施例包含一種光敏晶體管，其包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含P-型半導(dǎo)體；所述第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自具有肖特基接觸或比4. 5ev淺的功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；且當(dāng)將此偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與第二觸點(diǎn)之間時，所述光敏材料具有電子壽命；其中，選擇所述光敏材料的電子移動性、所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的距離及偏電壓以使當(dāng)將此偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時，從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間少于所述電子壽命。一實(shí)施例的光檢測器的流動電荷為電子，且被捕捉載體為電洞。本文中所述的實(shí)施例包含一種光敏晶體管，其包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含η-型半導(dǎo)體；所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)各自具有肖特基接觸或比4. 5ev深的功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；當(dāng)將偏電壓施加在第一觸點(diǎn)與第二觸點(diǎn)之間時，所述光敏材料具有電洞壽命；其中，選擇所述光敏材料的電洞移動性、所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的距離及偏電壓以便當(dāng)將偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時，從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電洞運(yùn)行時間少于所述電洞壽命。一實(shí)施例的光檢測器的流動載體為電洞，且被捕捉載體為電子。一實(shí)施例的光檢測器包括包含ρ-摻雜硅的ρ-型半導(dǎo)體。一實(shí)施例的光檢測器包括包含GaAs的ρ-型半導(dǎo)體。一實(shí)施例的光檢測器包括包含量子點(diǎn)/納米晶體的P-型半導(dǎo)體。一實(shí)施例的光檢測器包括包含相互連接的納米晶體網(wǎng)絡(luò)的ρ-型半導(dǎo)體。一實(shí)施例的光檢測器包括包含納米晶體及連接分子的ρ-型半導(dǎo)體。一實(shí)施例的光檢測器包括包含化合物半導(dǎo)體的ρ-型半導(dǎo)體。一實(shí)施例的光檢測器包括包含I^bS、含有PBS03的I^bS的ρ-型半導(dǎo)體。本文中所述的實(shí)施例包括一種光敏裝置，其包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料；所述光敏材料包含P-型半導(dǎo)體，且所述光敏材料具有功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV ； 且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV ；所述光敏材料具有大于當(dāng)將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間的電子壽命；所述第一觸點(diǎn)提供電子的注入及阻斷電洞的擷?。磺宜龅谝挥|點(diǎn)與所述光敏材料之間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。一實(shí)施例的裝置的所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)各自比4. 5ev淺。一實(shí)施例的裝置的偏電壓在約-0. 1伏特至-2. 8伏特范圍內(nèi)。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含多個納米顆粒，其中，每一納米顆粒具有在各納米顆粒表面上的氧化物。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含選自I^bS、PbSe, PbTe, CdS、CdSe, CdTe, Si、Ge或 C的納米顆粒。一實(shí)施例的裝置的光敏層包含選自 I^bSCM、PbO, PbSe04, PbTe04, SiOxNy, In203, 硫、硫酸鹽、亞砜、碳及碳酸鹽的材料?！獙?shí)施例的裝置的光敏材料包含多個相互連接的納米顆粒。一實(shí)施例的裝置的所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)各自包含選自Al、Ag、In、Mg、Ca、 Li、Cu、Ni、NiS、TiN或TaN、Ti02、TixNy、IT0、Ru、TiSi、WSi2、以B 摻雜的 TiOx、以 C 摻雜的 TiOx,以Co摻雜的TiOx、以!^e摻雜的TiOx、以Nd摻雜的TiOx、以N摻雜的TiOx的材料。一實(shí)施例的裝置的所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍的距離間隔，且所述光敏材料內(nèi)的電子移動性為至少lE-5cm2/Vs。一實(shí)施例的裝置的所述光敏材料被建構(gòu)來在將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時提供至少.8A/W的響應(yīng)度。本文中所述的實(shí)施例包括一種光敏裝置，其包含第一觸點(diǎn)；η-型半導(dǎo)體；包含 P-型半導(dǎo)體的光敏材料；第二觸點(diǎn)；所述光敏材料及所述第二觸點(diǎn)各自具有比4. 5ev淺的功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；所述光敏材料具有大于當(dāng)將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間的電子壽命；所述第一觸點(diǎn)提供電子的注入及阻斷電洞的擷取；且所述第一觸點(diǎn)與光敏材料之間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。一實(shí)施例的裝置的η-型半導(dǎo)體包含選自Ti02、被化學(xué)還原的Ti02、被氧化的 Ti02、CdTe、CdS、CdSe、Si 或選自 PbS、PbSe、PMe、CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge 或 C 的納米顆粒的材料。一實(shí)施例的裝置的偏電壓在約-0. 1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含多個納米顆粒，其中，每一納米顆粒具有在各納米顆粒表面上的氧化物。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含選自I^bS、PbSe, PbTe, CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge或 C的納米顆粒。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含多個相互連接的納米顆粒。一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍內(nèi)的距離分隔。一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自包含選自Al、Ag、In, Mg, Ca, Li, Cu, Ni、NiS、TiN、TaN、Ti02、TixNy、ΙΤ0、Ru、TiSi、WSi2、以 B 摻雜的 TiOx、以 C 摻雜的 TiOx、以 Co摻雜的TiOx、以!^e摻雜的TiOx、以Nd摻雜的TiOx、以N摻雜的TiOx的材料。本文中所述的實(shí)施例包括一種光檢測器，其包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含P-型半導(dǎo)體，且所述光敏材料具有功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV, 且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV ；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；且所述光敏材料被建構(gòu)來在將偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時提供至少0. 8A/W的響應(yīng)度。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)的功函數(shù)各自比4. 5ev淺。一實(shí)施例的光檢測器的偏電壓在約-0. 1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。一實(shí)施例的光檢測器的光敏材料包含選自I^bS、PbSe, PbTe, CdS、CdSe, CdTe, Si、 Ge或C的納米顆粒。一實(shí)施例的光檢測器的光敏層包含選自I^bSCM、PbO, PbSe04, PbTe04、SiOxNy, In203、硫、硫酸鹽、亞砜、碳及碳酸鹽的材料。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自包含選自Al、Ag、^uMgACaH 01、慰、附5、1111&11102、111財、1110、1 11、115^512、以8摻雜的 TiOx、以 C 摻雜的 TiOx、 以Co摻雜的TiOx、以!^e摻雜的TiOx、以Nd摻雜的TiOx、以N摻雜的TiOx的材料。一實(shí)施例的光檢測器的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍內(nèi)的距離分隔，且所述光敏材料內(nèi)的電子移動性為至少lE-5cm2/Vs。本文中所述的實(shí)施例包括一種光敏裝置，其包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料；所述光敏材料包含N-型半導(dǎo)體，且所述光敏材料具有功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. 4eV ； 且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. 4eV ；所述光敏材料具有大于當(dāng)將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間的電子壽命；所述第一觸點(diǎn)提供電子的注入并阻斷電洞的擷??；且所述第一觸點(diǎn)與所述光敏材料之間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)各自比4. 5ev深。一實(shí)施例的裝置的偏電壓在約-0. 1伏特至-2. 8伏特范圍內(nèi)。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含多個納米顆粒，其中，每一納米顆粒具有在各納米顆粒表面上的氧化物。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含選自I^bS、PbSe, PbTe, CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge或 C的納米顆粒。一實(shí)施例的裝置的光敏層包含選自 I^bSCM、PbO, PbSe04, PbTe04, SiOxNy, In203, 硫、硫酸鹽、亞砜、碳及碳酸鹽的材料。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含多個相互連接的納米顆粒。一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自包含選自Au、Pd、Pt、Ag、In、Cu、Ni、 NiS、NiSi、PtSi、TiN 或 TaN 的材料。一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍內(nèi)的距離間隔，且所述光敏材料內(nèi)的電洞移動性為至少lE-5cm2/Vs。一實(shí)施例的裝置的所述光敏材料在將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時提供至少.8A/W的響應(yīng)度。本文中所述的實(shí)施例包括一種光敏裝置，其包含第一觸點(diǎn)；P-型半導(dǎo)體；包含 η-型半導(dǎo)體的光敏材料；第二觸點(diǎn)；所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. 4eV ；所述光敏材料具有大于當(dāng)將偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電洞運(yùn)行時間的電洞壽命；所述P-型半導(dǎo)體提供電洞的注入并阻斷電子的擷?。磺宜鯬-型半導(dǎo)體與所述光敏材料之間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。一實(shí)施例的裝置的ρ-型半導(dǎo)體包含選自Ti02、被化學(xué)還原的Ti02、被氧化的 Ti02、CdTe、CdS、CdSe、Si 或選自 PbS、Pbk、PMe、CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge 或 C 的納米顆粒的材料。一實(shí)施例的裝置的偏電壓在約-0. 1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含多個納米顆粒，其中，每一納米顆粒具有在各納米顆粒表面上的氧化物。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含選自I^bS、PbSe, PbTe, CdS、CdSe, CdTe, Si、Ge或 C的納米顆粒。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含多個相互連接的納米顆粒。
一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍內(nèi)的距離分隔。一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自包含選自Au、Pd、Pt、Ag、In、Cu、Ni、 NiS、NiSi、PtSi、TiN 或 TaN 的材料。本文中所述的實(shí)施例包括一種光檢測器，其包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含η-型半導(dǎo)體，且所述光敏材料具有功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. 4eV, 且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. 4eV ；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；且所述光敏材料被建構(gòu)來在所述偏電壓被施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時提供至少0. 8A/W的響應(yīng)度。一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)的功函數(shù)各自比4. 5eV深。一實(shí)施例的裝置的偏電壓在約-0. 1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。一實(shí)施例的裝置的光敏材料包含選自I^bS、PbSe, PbTe, CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge或 C的納米顆粒。一實(shí)施例的裝置的光敏層包含選自 I^bSCM、PbO, PbSe04, PbTe04, SiOxNy, In203, 硫、硫酸鹽、亞砜、碳及碳酸鹽的材料。一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)各自包含選自Au、Pd、Pt、Ag、In、Cu、Ni、 NiS、NiSi、PtSi、TiN 或 TaN 的材料。一實(shí)施例的裝置的第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍內(nèi)的距離間隔，且所述光敏材料內(nèi)的電洞移動性為至少lE-5cm2/Vs。除非上下文明確另外要求外，整個說明書及權(quán)利要求書中，”包含” 一辭以與排除或詳盡的意思相反的含有的意思解釋；即，以"包括但不局限于"的意思。使用單數(shù)或復(fù)數(shù)的字也分別包含復(fù)數(shù)或單數(shù)。另外，“本文中〃、“下面〃、“以上〃、“以下〃之字及相似含意的字當(dāng)用于本申請時是指本申請的全部且不是指此申請的任何特別部分。當(dāng)" 或"一字用來指二個或更多項目的清單時，此字包含此字的所有下列解釋此清單中的任何項目，此清單中的所有項目，及此清單中的項目的任何組合。如上實(shí)施例說明不是詳盡的或?qū)⑺鱿到y(tǒng)或方法限于所揭露的確切形式。雖然特別實(shí)施例及這些實(shí)施例的范例在此用于例示說明，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，在所述系統(tǒng)及方法的范圍內(nèi)各種相等的改良是可能的。本文中提供的實(shí)施例的教導(dǎo)可應(yīng)用于其它系統(tǒng)及方法，而非僅用于如上所述的系統(tǒng)及方法。上述各種實(shí)施例的元素及動作可被結(jié)合來提供其它實(shí)施例。可基于如上的詳細(xì)說明而對實(shí)施例進(jìn)行這些及其它的改變。
權(quán)利要求
1.一種光敏裝置，包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含P-型半導(dǎo)體， 且所述光敏材料具有功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路； 所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. ^v，且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV ；所述光敏材料具有比當(dāng)將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間大的電子壽命； 該所述第一觸點(diǎn)提供電子的注入并阻斷電洞的擷取；且所述第一觸點(diǎn)與所述光敏材料的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)和所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)各自比 4. 5ev 淺。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述偏電壓在約-0.1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光敏材料包含多個納米顆粒，其中，所述納米顆粒各自具有在各納米顆粒表面上的氧化物。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光敏材料包含選自I^bSlb^^PbThCdSjcKe、 CdTe、Si、Ge或C的納米顆粒。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述光敏層進(jìn)一步包含選自I^bSCM、PbO,PbSe04、 PbTe04、SiOxNy, h203、硫、硫酸鹽、亞砜、碳及碳酸鹽的材料。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光敏材料包含多個相互連接的納米顆粒。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)各自包含選自Al、 Ag、 In、Mg、Ca, Li、Cu、Ni、NiS, TiN, TaN, Ti02, TixNy, ΙΤ0, Ru, TiSi, WSi2, VX B 1. 白勺 TiOx,以C摻雜的TiOx、以Co摻雜的TiOx、以!^e摻雜的TiOx、以Nd摻雜的TiOx、以N摻雜的TiOx的材料。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍的距離分隔，且所述光敏材料的電子移動性為至少lE-5cm2/Vs。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光敏材料被建構(gòu)來在將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間時提供至少0. 8A/W的響應(yīng)度。
11.一種光敏裝置，包含 第一觸點(diǎn)；η-型半導(dǎo)體；包含P-型半導(dǎo)體的光敏材料； 第二觸點(diǎn)；所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. 4eV ； 所述光敏材料具有大于當(dāng)將該偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間的電子壽命； 所述η-型半導(dǎo)體提供電子的注入并阻斷電洞的擷??；且所述η-型半導(dǎo)體與所述光敏材料之間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述η-型半導(dǎo)體包含選自Ti02、被化學(xué)還原的 Ti02、被氧化的 Ti02、CdTe, CdS、CdSe, Si，或選自 PbS、PbSe、PbTe、CdS, CdSe, CdTe, Si、Ge 或C的納米顆粒的材料。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述偏差壓在約-0.1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述光敏材料包含多個納米顆粒，其中，所述納米顆粒各自具有在各納米顆粒表面上的氧化物。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述光敏材料包含選自I^bS、PbSe,PbTe、CdS、 CdSe、CdTe、Si、Ge或C的納米顆粒。
16.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述光敏材料包含多個相互連接的納米顆粒。
17.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍內(nèi)的距離分隔。
18.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)各自包含選自Al、 Ag、 In、Mg、Ca, Li、Cu、Ni、NiS, TiN, TaN, Ti02, TixNy, ΙΤ0, Ru、TiSi, WSi2, VX B 1. 白勺 TiOx,以C摻雜的TiOx、以Co摻雜的TiOx、以!^e摻雜的TiOx、以Nd摻雜的TiOx、以N摻雜的TiOx的材料。
19.一種光檢測器，包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含P-型半導(dǎo)體， 且所述光敏材料具有功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路； 所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少0. ^v，且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小大至少o. 4eV ；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；且所述光敏材料被建構(gòu)來在將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時提供至少0. 8A/W的響應(yīng)度。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)各自比 4. 5eV 淺。
21.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述偏差壓在約-0.1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。
22.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述光敏材料包含選自I^bS、PbSe,PbTe、CdS、 CdSe、CdTe、Si、Ge或C的納米顆粒。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述光敏層進(jìn)一步包含選自HdSCMJbO JbkCM、 PbTe04、SiOxNy, h203、硫、硫酸鹽、亞砜、碳和碳酸鹽的材料。
24.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)各自包含選自Al、 Ag、 In、Mg、Ca, Li、Cu、Ni、NiS, TiN, TaN, Ti02, TixNy, ΙΤ0, Ru, TiSi, WSi2, VX B 1. 白勺 TiOx、以C摻雜的TiOx、以Co摻雜的TiOx、以!^e摻雜的TiOx、以Nd摻雜的TiOx、以N摻雜的TiOx的材料。
25.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍內(nèi)的距離分隔，且所述光敏材料的電子移動性為至少lE-5cm2/Vs。
26.一種光敏裝置，包含第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)，各自具有一功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含P-型半導(dǎo)體， 且所述光敏材料具有功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路； 所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. ^V，且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. 4eV ；所述光敏材料具有比當(dāng)將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間大的電子壽命； 所述第一觸點(diǎn)提供電子的注入并阻斷電洞的擷??；且所述第一觸點(diǎn)與所述光敏材料的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。
27.如權(quán)利要求沈的設(shè)備，其中，所述第一觸點(diǎn)和所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)各自比4.5ev深。
28.如權(quán)利要求沈所述的裝置，其中，所述偏電壓在約-0.1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。
29.如權(quán)利要求沈所述的裝置，其中，所述光敏材料包含多個納米顆粒，其中，所述納米顆粒各自具有在各納米顆粒表面上的氧化物。
30.如權(quán)利要求沈所述的裝置，其中，所述光敏材料包含選自I^bS、PbSe,PbTe, CdS、 CdSe、CdTe、Si、Ge或C的納米顆粒。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中，所述光敏層進(jìn)一步包含選自HdSCMJbO JbkCM、 PbTe04、SiOxNy, h203、硫、硫酸鹽、亞砜、碳和碳酸鹽的材料。
32.如權(quán)利要求沈所述的裝置，其中，所述光敏材料包含多個相互連接的納米顆粒。
33.如權(quán)利要求沈所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)各自包含選自Au、 Pd、Pt、Ag、In、Cu、Ni、NiS、NiSi、PtSi、TiN 或 TaN 的材料。
34.如權(quán)利要求沈所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍內(nèi)的距離分隔，且所述光敏材料的電子移動性為至少lE-5cm2/Vs。
35.如權(quán)利要求沈所述的裝置，其中，所述光敏材料被建構(gòu)來在將所述偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)之間時提供至少0. 8A/W的響應(yīng)度。
36.一種光敏裝置，包含 第一觸點(diǎn)；P-型半導(dǎo)體；包含η-型半導(dǎo)體的光敏材料； 第二觸點(diǎn)；所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. 4eV ； 所述光敏材料具有大于當(dāng)將該偏電壓施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間的電子壽命； 所述P-型半導(dǎo)體提供電子的注入并阻斷電洞的擷?。磺宜鯬-型半導(dǎo)體與所述光敏材料之間的界面提供少于lcm/s的表面重組速率。
37.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述η-型半導(dǎo)體包含選自Ti02、被化學(xué)還原的 Ti02、被氧化的 Ti02、CdTe、CdS、CdSe、Si、Ge 或 C 的材料。
38.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述偏差壓在約-0.1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。
39.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述光敏材料包含多個納米顆粒，其中，所述納米顆粒各自具有在各納米顆粒表面上的氧化物。
40.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述光敏材料包含選自I^bS、PbSe,PbTe, CdS、 CdSe、CdTe、Si、Ge或C的納米顆粒。
41.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述光敏材料包含多個相互連接的納米顆粒。
42.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍內(nèi)的距離分隔。
43.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)各自包含選自Au、 Pd、Pt、Ag、h、Cu、Ni、NiS、NiSi、PtSi、TiN 或 TaN 的材料。
44.一種光檢測器，包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有一功函數(shù)；位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料，所述光敏材料包含η-型半導(dǎo)體， 且所述光敏材料具有功函數(shù)；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路； 所述光敏材料的功函數(shù)的大小比所述第一觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. ^V，且還比所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)的大小小至少0. 4eV ；被建構(gòu)來在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間施加偏電壓的電路；且所述光敏材料被建構(gòu)來在所述偏電壓被施加在所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間時提供至少0. 8A/W的響應(yīng)度。
45.如權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)的功函數(shù)各自比 4. MV 深。
46.如權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述偏差壓在約-0.1伏特至-2. 8伏特的范圍內(nèi)。
47.如權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述光敏材料包含選自I^bS、PbSe,PbTe, CdS、 CdSe、CdTe、Si、Ge或C的納米顆粒。
48.如權(quán)利要求47所述的裝置，其中，所述光敏層進(jìn)一步包含選自HdSCMJbO JbkCM、 PbTe04、SiOxNy, h203、硫、硫酸鹽、亞砜、碳和碳酸鹽的材料。
49.如權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)各自包含選自Au、 Pd、Pt、Ag、h、Cu、Ni、NiS、NiSi、PtSi、TiN 或 TaN 的材料。
50.如權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述第一觸點(diǎn)及所述第二觸點(diǎn)以200nm至2um范圍的距離分隔，且所述光敏材料的電子移動性為至少lE-5cm2/Vs。
全文摘要
光敏裝置包含一裝置，其包含第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)，各自具有功函數(shù)，及位于所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)之間的光敏材料。所述光敏材料包含p-型或n-型半導(dǎo)體，且所述光敏材料具有功函數(shù)。電路在所述第一觸點(diǎn)和所述第二電路之間施加偏電壓。所述光敏材料具有大于當(dāng)將偏電壓施加到所述第一觸點(diǎn)和所述第二觸點(diǎn)之間時從所述第一觸點(diǎn)至所述第二觸點(diǎn)的電子運(yùn)行時間的電子壽命。所述第一觸點(diǎn)提供電子的注入并阻斷電洞的擷取。所述第一觸點(diǎn)與所述光敏材料之間的界面提供少于1cm/s的表面重組速率。
文檔編號H01L21/34GK102165572SQ200980135898
公開日2011年8月24日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日
發(fā)明者伊戈爾·康斯坦丁·伊萬諾夫, 愛德華·哈特利·薩金特, 田輝 申請人:因維奇技術(shù)公司