本公开涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种红外探测像素结构以及红外探测器。
背景技术：
QD-TFT(Quantum Dots-Thin Film Transistor，量子点薄膜晶体管)是一种新型的高灵敏度量子点氧化物薄膜电晶体器件，该器件在光照后会发生图1所示的阈值电压Vth飘移，且最大飘移量可达4～8V。其中，光照强度不同，阈值电压的漂移程度则不同，根据这个特性即可感知不同的光照强度，从而实现成像。基于此，以该QD-TFT器件为基础便可开发出针对红外波段的成像电路。但是，受限于红外波段电磁波的加热效应，使得像素在工作一段时间后会出现升温现象，由此便会导致热噪声增大的问题。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素：
本公开的目的在于提供一种红外探测像素结构以及红外探测器，以用于解决红外探测器的热噪声问题。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一个方面，提供一种红外探测像素结构，包括衬底基板和光电晶体管，以及位于所述衬底基板与所述光电晶体管之间的降噪单元；其中，所述光电晶体管被配置为响应红外波段的光信号以将所述光信号转换为电信号，所述降噪单元被配置为对所述红外探测像素结构进行降温。
本公开的一种示例性实施例中，所述光电晶体管包括量子点光电晶体管。
本公开的一种示例性实施例中，所述量子点光电晶体管包括栅极，位于所述栅极背离所述衬底基板一侧的栅绝缘层，位于所述栅绝缘层背离所述衬底基板一侧的半导体有源层，位于所述栅绝缘层背离所述衬底基板一侧且分别与所述半导体有源层的两端相接触的源极和漏极、以及位于所述半导体有源层、所述源极和所述漏极背离所述衬底基板一侧的量子点层。
本公开的一种示例性实施例中，所述半导体有源层包括金属氧化物半导体有源层。
本公开的一种示例性实施例中，所述量子点光电晶体管还包括位于所述量子点层背离所述衬底基板一侧的封装层。
本公开的一种示例性实施例中，所述降噪单元包括位于所述衬底基板上且相隔预设间距的第一电极和第二电极，位于所述第一电极背离所述衬底基板一侧的N型掺杂层，位于所述第二电极背离所述衬底基板一侧的P型掺杂层，同时覆盖所述N型掺杂层和所述P型掺杂层的第三电极，以及位于所述第三电极背离所述衬底基板一侧的隔离层。
本公开的一种示例性实施例中，所述第一电极的降噪电压大于所述第三电极的降噪电压，所述第三电极的降噪电压大于所述第二电极的降噪电压。
本公开的一种示例性实施例中，所述第三电极与所述栅极为同一电极，所述隔离层与所述栅绝缘层为相同的绝缘层。
本公开的一种示例性实施例中，所述衬底基板包括柔性基板或者玻璃基板。
根据本公开的一个方面，提供一种红外探测器，包括上述的红外探测像素结构，与所述红外探测像素结构相连的温度传感器，以及与所述红外探测像素结构和所述温度传感器均相连的控制电路；其中，所述温度传感器用于读取所述红外探测像素结构的温度值并反馈给所述控制电路，所述控制电路用于读取所述红外探测像素结构检测到的红外数据信号以及根据所述温度传感器反馈的温度值向所述红外探测像素结构发送降噪控制信号。
本公开示例性实施方式所提供的红外探测像素结构以及红外探测器，通过在光电晶体管与衬底基板之间设置降噪单元，以用于对该红外探测像素结构进行制冷降噪，这样便可及时主动的降低像素温度，以达到降低像素的环境热噪声的效果，从而能够优化信噪比。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性示出QD-TFT的光电特性曲线；
图2示意性示出本公开示例性实施例中红外探测像素结构的功能模块示意图；
图3示意性示出本公开示例性实施例中红外探测像素结构的结构示意图一；
图4示意性示出本公开示例性实施例中红外探测像素结构的结构示意图二；
图5示意性示出本公开示例性实施例中红外探测器的系统框图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免使本公开的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。附图中各层的厚度和形状不反映真实比例，仅是为了便于说明本公开的内容。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
本示例实施方式提供一种红外探测像素结构，可应用于红外探测器例如红外探测成像器件中。如图2所示，该红外探测像素结构01可以包括衬底基板10和光电晶体管20，以及位于衬底基板10与光电晶体管20之间的降噪单元30，所述光电晶体管20被配置为能够响应红外波段的光信号以将所述光信号转换为相应的电信号，所述降噪单元30被配置为能对该红外探测像素结构01进行降温。
其中，所述红外波段的光信号具体可以包括波长在760nm至1mm范围内的光信号。
本公开示例性实施方式所提供的红外探测像素结构01，通过在光电晶体管20与衬底基板10之间设置降噪单元30，以用于对该红外探测像素结构01进行制冷降噪，这样便可及时主动的降低像素温度，以达到降低像素的环境热噪声的效果，从而能够优化信噪比。
本示例实施方式中，所述衬底基板10可以包括柔性基板或者玻璃基板，所述光电晶体管20可以包括量子点光电晶体管。具体而言，如图3和图4所示，该光电晶体管20可以包括栅极201，位于栅极201背离衬底基板10一侧的栅绝缘层202，位于栅绝缘层202背离衬底基板10一侧的半导体有源层203，位于栅绝缘层202背离衬底基板10一侧且分别与半导体有源层203的两端相接触的源极204和漏极205，位于半导体有源层203、源极204和漏极205背离衬底基板10一侧的量子点层206，以及位于量子点层206背离衬底基板10一侧的封装层207。相比于普通的光电晶体管而言，量子点光电晶体管中由于增加了量子点层206，因此能够显著的提高对红外光尤其是近红外光的敏感度。
其中，所述半导体有源层203可以采用金属氧化物半导体有源层例如IGZXO(Indium Gallium Zinc X Oxide，铟镓锌X氧化物)，X为掺杂金属例如锡Sn，这样便可形成量子点氧化物薄膜光电晶体管。需要说明的是：本实施例中的半导体有源层203不限于采用上述的金属氧化物半导体有源层，其例如还可以采用非晶硅半导体有源层或者多晶硅半导体有源层等，只要是半导体有源层203的材料的能级与量子点层206的量子点材料的能级匹配即可。
基于此，在该红外探测像素结构01进行信号采样时，所述量子点光电晶体管便可作为受光面接收光照，此时量子点材料中的电子和空穴会被该光照能量激发而产生光生载流子，这些载流子的定向运动即可形成光电流，从而实现光信号到电信号的转变。由于量子点材料对红外光的高灵敏度，因此该量子点光电晶体管即可实现对红外波段的感测。
本示例实施方式中，参考图3和图4所示，所述降噪单元30可以包括位于衬底基板10上且相隔预设间距的第一电极301和第二电极302，位于第一电极301背离衬底基板10一侧的N型掺杂层303，位于第二电极302背离衬底基板10一侧的P型掺杂层304，同时覆盖N型掺杂层303和P型掺杂层304的第三电极305，以及位于第三电极305背离衬底基板10一侧的隔离层306。
其中，在进行降温工作时，第一电极301的降噪电压大于第三电极305的降噪电压，第三电极305的降噪电压大于第二电极302的降噪电压。需要说明的是：这里所述的降噪电压具体是指在降温过程中对各个电极所施加的电压。
基于此，在该红外探测像素结构01进行制冷降温时，所述降噪单元30中的各个电极接收相应的降噪电压，便可使电子和空穴发生定向流动。由于电子和空穴既是电的载体、同时又是热的载体，因此电子和空穴的定向流动也会引起热的定向流动，从而实现一端发热、另一端变冷的现象。本示例实施方式中的降噪单元30便是基于该原理实现制冷降温效果的，以用于降低像素的环境热噪声。
基于图3和图4所示的实施方式可知，所述降噪单元30中的第三电极305与所述光电晶体管20中的栅极201可以为同一电极，所述降噪单元30中的隔离层306与所述光电晶体管20中的栅绝缘层202可以为同一绝缘层。由此可知，降噪单元30中的第三电极305可以复用作光电晶体管20中的栅极201，降噪单元30中的隔离层306可以复用作光电晶体管20中的栅绝缘层202，这样便可减小红外探测像素结构01的整体厚度。
应当注意的是，由于在红外探测像素结构01进行制冷降温时，需使第一电极301的降噪电压大于第三电极305的降噪电压，第三电极305的降噪电压大于第二电极302的降噪电压，因此若以降噪单元30中的第三电极305和隔离层取代光电晶体管20中的栅极201和栅绝缘层202，则需控制第一电极301和第二电极302与栅极201的电位相互配合，即保证第一电极301的降噪电压大于栅极201的降噪电压，栅极201的降噪电压大于第二电极302的降噪电压。
基于上述的红外探测像素结构01，本示例实施方式还提供了一种红外探测器，如图5所示，该红外探测器可以包括阵列排布的多个如上的红外探测像素结构01，与红外探测像素结构01相连的温度传感器02，以及与红外探测像素结构01和温度传感器02均相连的控制电路03。
其中，所述温度传感器02可以与衬底基板10接触，以用于读取红外探测像素结构01的温度值并将所得到的温度值反馈给控制电路03；所述控制电路03一方面可用于读取红外探测像素结构01检测到的红外数据信号并将该红外数据信号发送至后端信号处理模块，另一方面可用于根据温度传感器01反馈的温度值向红外探测像素结构01发送降噪控制信号例如第一电极301至第三电极303的电压信号，以使降噪单元30能够响应该电压信号而对红外探测像素结构01进行制冷降温。
这样一来，本公开示例性实施方式所提供的红外探测器，一方面可以通过红外探测像素结构01获取红外数据信号，以实现其红外探测功能，另一方面可以通过温度传感器02对红外探测像素结构01的温度进行实时监控和反馈，并在红外探测像素结构01的温度过高时通过控制电路03进行制冷降温，从而实现主动降噪的效果，以此来优化信噪比。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。