包括石墨烯和量子点的电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及电子装置，诸如光电探测器、发光装置和太阳能电池，更具体地，涉及包括石墨烯和/或量子点的电子装置。
【背景技术】
[0002]量子点是具有量子限制效应的尺寸的颗粒。量子点可根据它的尺寸、材料和/或结构而具有不同的带隙。量子点可具有η型或p型性质而没有进行掺杂工艺。此外，量子点可以以低制造成本制造成大面积。由于上述特性，量子点已经应用于光电子器件领域，例如，光电探测器、发光装置和太阳能电池。然而，由于量子点具有低的迀移率，所以已经进行了提高迀移率的研究。
[0003]石墨烯是具有二维的六方结构的材料，在该二维的六方结构中碳原子在平面中连接成六边形。石墨烯具有非常小的厚度。例如，石墨烯的厚度可对应于单原子层。由于石墨烯具有稳定且优良的电学/机械/化学特性和优良的导电率，所以石墨烯正被认为是下一代材料。具体地，已经进行了使用石墨烯代替硅半导体制造电子装置的研究。例如，已经发展了通过联接石墨烯与另一种二维材料或联接石墨烯与一般半导体材料来将石墨烯用作沟道层的晶体管。
【发明内容】
[0004]本公开涉及电子装置，其可以通过利用石墨烯和量子点制造成具有大面积并且具有高迀移率和大的导通/截止比。
[0005]额外的方面将通过随后的描述被部分地阐述，并且由该描述而明显，或者通过实践示例实施方式而习之。
[0006]根据示例实施方式，一种电子装置包括:沟道层，包括电接触量子点层的石墨烯层，该量子点层包括多个量子点；第一电极和第二电极，分别电连接到沟道层；栅电极，构造为控制在第一电极和第二电极之间经由沟道层的电流；和栅绝缘层，在栅电极和沟道层之间。
[0007]在示例实施方式中，量子点层可以在石墨烯层的部分区域上，第一电极可以接触量子点层，第二电极可以接触石墨烯层。
[0008]在示例实施方式中，电子装置可以还包括:第一传输层和第二传输层中至少一个。第一传输层可以在石墨烯层和量子点层之间，第二传输层可以在量子点层和第一电极之间。
[0009]在不例实施方式中，量子点层可以包括多个第一量子点和不同于多个第一量子点的多个第二量子点。
[0010]在示例实施方式中，多个第一量子点可以为第一导电类型材料，多个第二量子点可以为与第一导电类型材料相反的第二导电类型材料。多个第一量子点的导带的值可以小于石墨烯层的费米能量值。多个第二量子点的价带的值可以大于石墨烯层的费米能量值。
[0011]在示例实施方式中，多个第一量子点可以接触石墨烯层的第一区，多个第二量子点可以接触石墨烯层的第二区，该第二区不同于该第一区。
[0012]在示例实施方式中，多个第一量子点中的至少一个可以在多个第二量子点中对应一个的顶部上。
[0013]在示例实施方式中，多个第一量子点和多个第二量子点可以任意地混合，多个第一量子点和多个第二量子点的每个可以接触石墨烯层。
[0014]在示例实施方式中，多个第一量子点可以层叠为在石墨烯层和第一电极之间的多个层，多个第二量子点可以层叠为在石墨烯层和第一电极之间的多个层。
[0015]在示例实施方式中，量子点层可以包括多个第一柱状物和多个第二柱状物。多个第一柱状物的每个可以由彼此层叠的多个第一量子点中的一些定义。多个第一柱状物可以将石墨烯层和第一电极彼此连接，多个第二柱状物的每个可以由彼此层叠的多个第二量子点中的一些定义。多个第二柱状物可以将石墨烯层和第一电极彼此连接。多个第一柱状物和多个第二柱状物可以交替地布置在石墨烯层和第一电极之间。
[0016]在不例实施方式中，量子点层可以包括多个第一棱锥结构和多个第二棱锥结构。多个第一棱锥结构的每个可以由多个第一量子点中的一些定义。多个第一棱锥结构可以将石墨烯层和第一电极彼此连接。多个第二棱锥结构的每个可以由多个第二量子点中的一些定义。多个第二棱锥结构可以将石墨烯层和第一电极彼此连接。多个第一棱锥结构可以布置为与多个第二棱锥结构互补。
[0017]在示例实施方式中，电子装置可以还包括基板。栅电极可以在基板上。栅绝缘层可以在栅电极上。石墨烯层可以在栅绝缘层上。
[0018]在示例实施方式中，量子点层可以包括在石墨烯层的第一区上的第一量子点层和在石墨烯层的第二区上的第二量子点层。第二区可以不同于第一区。第一电极可以在第一量子点层上，第二电极可以在第二量子点层上。
[0019]在示例实施方式中，电子装置可以还包括基板。第一电极可以在基板的一表面的第一区上。量子点层可以在第一电极上。石墨烯层可以在量子点层的上表面和基板的该表面的第二区上。第二电极可以在基板的该表面的第二区上的石墨烯层上。栅绝缘层可以在量子点层的上表面上的石墨烯层上。栅电极可以在栅绝缘层上。
[0020]在示例实施方式中，量子点层中的多个量子点的一些可以具有彼此不同的带隙。
[0021]在示例实施方式中，量子点层可以在石墨烯层和第一电极之间。量子点层可以包括接触石墨烯层的多个第一导电类型量子点和接触第一电极的多个第二导电类型量子点。第二导电类型可以与第一导电类型相反。多个第二导电类型量子点可以层叠在多个第一导电类型量子点上。
[0022]在示例实施方式中，电子装置可以是光电探测器、发光装置和光伏装置之一。
[0023]根据示例实施方式，一种图像传感器包括构造为感测光的多个传感器像素。多个传感器像素可以布置成阵列。多个传感器像素的每个可以包括上述电子装置之一。多个传感器像素可以包括第一传感器像素和第二传感器像素，第一传感器像素和第二传感器像素基于在第一传感器像素中的多个量子点的吸收波长不同于在第二传感器像素中的多个量子点的吸收波长而具有彼此不同的吸收波长。
[0024]根据示例实施方式，一种显示装置包括构造为发射光的多个显示像素。多个显示像素可以布置成阵列。多个显示像素的每个可以包括上述电子装置之一。多个显示像素可以包括第一显示像素和第二显示像素，其基于在第一显示像素中的多个量子点的发射特性波长不同于在第二显示像素中的多个量子点的发射特性波长而构造为发射彼此不同的波长的光。
[0025]根据示例实施方式，一种图像传感器包括构造为感测光的多个传感器像素。多个传感器像素可以布置成阵列。多个传感器像素可以包括具有彼此不同的吸收波长的第一传感器像素和第二传感器像素。多个传感器像素的每个可以包括:沟道层，包括电接触量子点层的石墨烯层，该量子点层包括多个量子点；第一电极和第二电极，分别电连接到沟道层；栅电极，构造为控制在第一电极和第二电极之间经由沟道层的电流；和栅绝缘层，在栅电极和沟道层之间。
[0026]根据示例实施方式，一种显示装置包括构造为发射光的多个显示像素。多个显示像素可以布置成阵列。多个显示像素可以包括构造为发射彼此不同的波长的光的第一显示像素和第二显示像素。每个显示像素可以包括:沟道层，包括电接触量子点层的石墨烯层，该量子点层包含多个量子点；分别电连接到沟道层的第一电极和第二电极；栅电极，构造为控制在第一电极和第二电极之间经由沟道层的电流；和在栅电极和沟道层之间的栅绝缘层。
[0027]根据示例实施方式，一种光伏装置包括构造为将光能转变成电能的电池单元。电池单元可以包括沟道层、第一电极和第二电极。沟道层可以包括电接触包含多个量子点的量子点层的石墨烯层。多个量子点中的至少两个可以具有彼此不同的带隙。
[0028]在示例实施方式中，量子点层可以在石墨烯层的部分区域上。第一电极可以接触量子点层，第二电极可以接触石墨烯层。
[0029]在示例实施方式中，量子点层可以包括在石墨烯层的第一区上的第一量子点层和在石墨烯层的第二区上的第二量子点层。第二区可以不同于第一区。第一电极可以在第一量子点层上，第二电极可以在第二量子点层上。
[0030]在示例实施方式中，量子点层可以包括具有不同带隙的多个量子点。
[0031]根据示例实施方式，一种逆变器装置包括:栅电极；栅绝缘层，在栅电极上；第一沟道层和第二沟道层，在栅绝缘层上彼此间隔开；第一电极，电连接到第一沟道层；第二电极，电连接到第二沟道层；和第三电极，电连接到第一沟道层和第二沟道层两者。第一沟道层可以包括:在栅绝缘层上的第一石墨烯层；和在第一石墨烯层的部分区域上的包括多个量子点的第一量子点层。第二沟道层可以包括:在栅绝缘层上以与第一石墨烯层间隔开的第二石墨烯层；和在第二石墨烯层的部分区域上的包括多个量子点的第二量子点层。
[0032]在示例实施方式中，第一电极可以接触第一石墨烯层，第二电极可以接触第二石墨烯层，第三电极可以接触第一量子点层和第二量子点层两者。
[0033]在示例实施方式中，逆变器装置可以还包括:接地线，电连接到第一电极；驱动电压线，电连接到第二电极；输入信号线，电连接到栅电极；和输出信号线，电连接到第三电极。
[0034]根据示例实施方式，一种电子装置包括:石墨烯层；在石墨烯层的一端上的量子点层；第一电极，在量子点层上；和在石墨烯层的另一端上的第二电极。第二电极与第一电极和量子点层间隔开。量子点层包括多个无机量子点。
[0035]在示例实施方式中，电子装置可以还包括:栅电极以及在栅电极和石墨烯层之间的栅绝缘层。石墨烯层和量子点层可以定义沟道层。沟道层可以接触栅绝缘层。栅绝缘层可以接触栅电极。栅电极可以构造为控制在第一电极和第二电极之间经由沟道层的电流。
[0036]在示例实施方式中，多个无机量子点可以包括多个第一无机量子点和多个第二无机量子点。多个第一无机量子点的带隙和材料的至少一个不同于多个第二无机量子点。
[0037]在示例实施方式中，电子装置可以还包括第一传输层和第二传输层的至少一个。第一传输层可以在第一电极和量子点层之间的石墨烯层上。第二传输层可以在量子点层上。
[0038]在示例实施方式中，石墨烯层可以为第一石墨烯层。量子点层可以为第一量子点层。电子装置可以还包括:第二石墨烯层，与第一石墨烯层间隔开；在第一电极和第二石墨烯层之间的第二量子点层；和在第二石墨烯层上的第三电极。第二量子点层可以与第一量子点层间隔开。第三电极可以与第一电极和第二量子点层间隔开。
[0039]在示例实施方式中，一种光伏装置可以包括构造为将光能转变成电能的电池单元。电池单元可以包括上述电子装置之一。电子装置的量子点层和石墨烯层可以定义电池单元的沟道层。多个无机量子点中的至少两个可以具有彼此不同的带隙。第一电极和第二电极可以分别电连接到沟道层。
[0040]在示例实施方式中，逆变器装置可以包括栅电极、在栅电极上的栅绝缘层、上述电子装置之一、第二沟道层和第三电极。电子装置的量子点层可以是第一量子点层。电子装置的石墨烯层可以是在栅绝缘层上的第一石墨烯层。第一量子点层和第一石墨烯层可以定义第一沟道层。第二沟道层可以与第一沟道层间隔开并且通过第一电极电连接到第一沟道层。第二沟道层可以包括第二石墨烯层和多个第二无机量子点。多个第二无机量子点可以在第二石墨烯层和第一电极之间。第三电极可以在第二石墨烯层上并且与第一电极和第二量子点层间隔开。
【附图说明】
[0041]通过以下结合附图对于非限制实施方式的描述，这些和/或其他方面将变得明显且更容易理解，在附图