[发明专利]基于近红外光电探测器与OLED的上转换器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种p‑InAlAs/i‑InGaAs/n‑InAlAs近红外光电探测器，其特征在于，包括：InP基底、位于InP基底上的n型InAlAs底电极接触层、位于底电极接触层上的i型InGaAs吸收层、位于吸收层上的p型InAlAs接触层以及氮化硅绝缘层。本发明还公开了一种基于近红外光电探测器与OLED的上转换器件，包括所述的p‑InAlAs/i‑InGaAs/n‑InAlAs近红外光电探测器以及形成于p型InAlAs接触层上的OLED器件，所述InP基底的背面设有底电极。本发明的基于近红外光电探测器与OLED的上转换器件，提升了近红外光电探测器的响应率，同时实现了InAlAs材料与OLED结构的集成问题，实现红外光‑可见光的转换功能。

技术领域

本发明涉及近红外光电探测技术领域，尤其涉及一种基于近红外光电探测器与OLED的上转换器件及其制备方法。

背景技术

短波红外波段较少被空气中水分子吸收，透过率达到90％，被称为“红外大气窗口”，所以短波红外探测和成像在军事和民用领域都具有非常重要的应用。而常见的CCD和CMOS传感器件却不能探测大于1微米的红外波段，因此一般采用带隙宽度较小的III-V族化合物半导体来探测红外线。InGaAs、InAlAs材料是直接带隙半导体，电子迁移率高，与InP的晶格匹配，可以得到高质量的外延片。形成的PIN型InGaAs/InP、InGaAs/InAlAs红外光电探测器灵敏度高，暗电流小，可在室温下工作。

通过线性上转换成像方案，将近红外光电探测器与有机发光二极管(OLED)串联集成起来，使近红外图像上转换为可见光波段图像，从而可以直接被人眼或者普通相机获取。目前已有很多关于红外探测器/发光二极管集成结构器件的文献报道，如：通过集成无机红外探测器与无机LED结构形成红外上转换器件，通过有机红外探测器与有机LED结构形成红外上转换器件等。

对于无机红外探测器与无机发光二极管集成的红外上转换器件，需要用分子束外延方式生长III-V族材料，有晶格匹配的要求，随后制备的几种砷化镓基上转化器的转换波长不能到达可见光波段。

对于有机红外探测器与有机LED结构形成红外上转换器件，其最大特点是不依赖于基底材料的性质，没有晶格匹配的生长要求。但是其缺点是：目前的有机小分子和聚合物都不能探测波长大于1微米的近红外光。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现1.5微米红外光至可见光转换的上转换器件。

本发明第一方面提供了p-InAlAs/i-InGaAs/n-InAlAs近红外光电探测器，包括：InP基底、位于所述InP基底上的n型InAlAs底电极接触层、位于所述底电极接触层上的i型InGaAs吸收层、位于所述吸收层上的p型InAlAs接触层以及氮化硅绝缘层。

进一步地，所述n型InAlAs底电极接触层的厚度为500～800nm，掺杂浓度为1～5×10¹⁸cm^-3；所述i型InGaAs吸收层的厚度为1000～2000nm；所述p型InAlAs接触层的厚度为300～500nm，掺杂浓度为1～5×10¹⁸cm^-3。

本发明第二方面提供了所述的p-InAlAs/i-InGaAs/n-InAlAs近红外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

提供一p-InAlAs/i-InGaAs/n-InAlAs外延片；

对所述p-InAlAs/i-InGaAs/n-InAlAs外延片进行光刻，并将光刻后的外延片浸入刻蚀液中进行刻蚀；

在刻蚀后的外延片上形成一氮化硅绝缘层；

对所述外延片进行二次光刻，并对二次光刻后的外延片进行刻蚀以形成台阶结构，从而得到所述p-InAlAs/i-InGaAs/n-InAlAs近红外光电探测器。