电化学晶体管型偏振敏感光电探测器

本发明涉及光学工程光电子材料与器件方向，具体涉及电化学晶体管型偏振敏感光电探测器。

背景技术：

1、近年来，光电探测器在生物医学、通信传输、红外成像等领域得以充分发展。拓展光电探测器的可探测波段是一种提高信息获取量的常用手段，通过选择特定光波段或对已有材料进行掺杂可以将光电探测器的可探测波段进行展宽，有利于对于可见光波段之外的波长范围的有效利用，紫外波段常用于机械故障检测、大气紫外辐射监控、航空航天探索等方面，而红外波段常用于热能传感、红外成像、医学检测等领域；另一方面，通过对活性层进行特定手段的加工也可以使得原本单一化的功能层实现更多维度的信息检测，从而在一个器件上实现多种探测能力，例如通过对活性层各向异性化，可以实现对偏振光的探测，通过实现对偏振光的检测可以有效消除成像系统中的背景干扰。

2、通常来讲，光电探测器从结构可分为垂直型二极管光电探测器和晶体管型光电探测器。传统二极管结构的光电探测器主要包括阴电极、阳电极、活性层及功能层，通过活性层的光电转换能力及垂直的电流回路可以实现较为单一的光电探测能力，一般只具有对光波长及光强的敏感性，功能单一。晶体管型光电探测器引入了额外的栅极调控，能够在光电转换过程中抑制器件的暗电流噪声，提高器件的响应度，同时也可以通过施加不同极性的电压使得器件实现多功能探测的目的。常见的场效应晶体管型光电探测器，使用具有光活性的活性层或在原本晶体管器件结构中引入额外的光活性层，实现具有光电探测能力的晶体管，引入的三极结构在一定程度上可以调制器件功能，但是利用介电层的场效应来对沟道电流进行调控，较厚的介电层会导致较小的单位面积电容，因此器件通常需要较大的栅极电压来工作，能耗较大，应用场景单一。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明目的是提供电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，利用电化学晶体管结构及进行取向化处理的活性层，获得在小电压下工作的近红外偏振敏感电化学晶体管型光电探测器，拓宽了光电探测器可携带信息的范围，可探测不同波段的光波长及光强的偏振敏感性；还解决了传统场效应晶体管光电探测器能耗大的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

3、电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，所述偏振敏感光电探测器包括活性层、电解质栅极、电极和衬底；所述活性层进行了取向化处理；所述光电探测器，所述电解质栅极为电解质系统。

4、所述活性层的取向处理为摩擦取向或应变取向或定向诱导生长取向。

5、所述偏振敏感光电探测器的活性层、电解质栅极、电极和衬底层的接触顺序为衬底、源漏导电电极触点、光活性层、电解质栅极。

6、所述偏振敏感光电探测器的活性层、电解质栅极、电极和衬底层的接触顺序为衬底、光活性层、源漏导电电极触点、电解质栅极。

7、所述偏振敏感光电探测器的活性层、电解质栅极、电极和衬底层的接触顺序为衬底、电解质栅极、源漏导电电极触点、光活性层。

8、所述偏振敏感光电探测器的活性层、电解质栅极、电极和衬底层的接触顺序为衬底、电解质栅极、光活性层、源漏导电电极触点。

9、所述偏振敏感光电探测器的活性层、电解质栅极、电极和衬底层的接触顺序为衬底、电极、光活性层、电极、电解质栅极。

10、所述活性层材料为共轭聚合物半导体材料或无机半导体材料或钙钛矿材料或组合的光敏特性材料。

11、所述电解质系统为盐溶液电解质或固体聚合物电介质或离子液体或离子凝胶或聚电解质材料或组合。

12、上述电化学晶体管型偏振敏感光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

13、步骤一：对导电氧化铟锡玻璃衬底依次使用清洗剂、去离子水、无水乙醇各20min超声处理清洗，随后使用氮气吹干备用；

14、步骤二：将预配置的pcdtpt溶液，浓度8mg/ml，溶剂为氯仿，旋涂在衬底上，旋涂速度为2000r/min，旋涂时间为60s，获得含活性层的光电探测器；

15、步骤三：在氮气氛围中，将步骤二含活性层的光电探测器放置于热台上进行退火处理，退火温度为200℃，退火时间为8min；

16、步骤四：对步骤三获得的光电探测器的活性层薄膜进行取向处理，将活性层薄膜的位置固定，在活性层薄膜上表面沿着导电沟道方向单向摩擦；

17、步骤五：在源漏、电极间的导电沟道上方滴加离子液体[emim][tfsi]作为栅极电解质，滴加量为3μl，供后续测试中，探针接触施加栅极电压，制得电化学晶体管型偏振敏感光电探测器。

18、本发明的有益效果是：

19、本发明的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器通过采用电化学晶体管结构及进行了取向化处理的活性层，使得光电探测器工作电压低、能耗低、生物兼容性好、偏振敏感度高，还拓宽了光电探测器可携带信息的范围。

20、同时栅极电解质的可选择种类丰富，包括盐溶液电解质、固体聚合物电介质、离子液体、离子凝胶、聚电解质等，能够很好地与生物相容，使得器件在生物医学相关领域具有研究应用价值；另外，使用不同波段敏感的活性层并对其取向化处理能够使得器件对不同波段的对光波长及光强具有偏振敏感的探测能力，使得光电探测器功能多样化。

技术特征：

1.电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，其特征在于，

10.权利要求1所述的电化学晶体管型偏振敏感光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及光学工程技术领域，具体涉及电化学晶体管型偏振敏感光电探测器，包括活性层、电解质栅极、电极和衬底，采用电化学晶体管结构及进行取向化处理的活性层，获得在小电压下工作的近红外偏振敏感电化学晶体管型光电探测器。该光电探测器可更换不同电化学晶体管器件结构，包括但不限于顶栅底接触、顶栅顶接触、底栅底接触、底栅顶接触、垂直型晶体管等结构；活性层的取向处理为摩擦取向或应变取向或定向诱导生长取向等，不仅工作电压低、能耗低，还拓宽了可携带信息的范围，可探测不同波段的光波长及光强的偏振敏感性，生物兼容性强，在生物医学领域具有应用价值。

技术研发人员：李嘉,江景赞,孙俊,柯石川,胡煜峰,滕枫
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17