本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型光電位置敏感傳感器。

背景技術(shù)：

位置敏感傳感器是利用半導(dǎo)體的橫向光電效應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器件。它具有位置分辨率高、測(cè)試精度高、響應(yīng)速度快、光敏面連續(xù)、無(wú)盲區(qū)等優(yōu)點(diǎn),在精密測(cè)距和定位上得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的位置敏感傳感器使用非晶硅等無(wú)機(jī)材料薄膜作為激活介質(zhì)層，制備工藝復(fù)雜，成本高，器件兼容性能較差。另一方面，降低器件的制備成本的同時(shí)提高位置敏感傳感器的響應(yīng)度和帶寬等特性參數(shù)對(duì)于提高位置敏感傳感器的器件性能至關(guān)重要，有利于位置敏感傳感器的產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新型光電位置敏感傳感器及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種新型光電位置敏感傳感器，包括透明襯底、ito背電極、n型層、i型層、p型層、第一電極和第二電極組成；

所述ito背電極設(shè)于透明襯底之上，厚度為150nm；

所述ito背電極的形狀為矩形，長(zhǎng)為5cm，寬為2mm；

所述n型層為tio2，設(shè)于所述的ito背電極之上，并將ito背電極完全覆蓋，n型層厚度為20nm；

所述i型層設(shè)于n型層之上，并將n型層完全覆蓋，i型層為混合的有機(jī)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其中受體有機(jī)材料為c70，混合體異質(zhì)結(jié)中c70所占比例為質(zhì)量比70-95%，所述i型層的厚度為100nm；

所述p型層設(shè)于i型層之上，并將i型層完全覆蓋，p型層為moo3與金屬au的混合膜，moo3與au的混合比例為質(zhì)量比1：1，p型層的厚度為50nm；

所述第一電極和第二電極設(shè)于p型層之上，位于p型層的兩端，第一電極和第二電極的大小均為2mm×2mm，所述第一電極和第二電極為au電極，厚度為100nm。

進(jìn)一步的，所述的ito背電極、第一電極和第二電極處都設(shè)有引線。

進(jìn)一步的，所述的i型層中混合體異質(zhì)結(jié)給體和受體的最高已占軌道homo能級(jí)差為0.6-0.9ev。

新型光電位置敏感傳感器的制造包括以下步驟：

步驟1、提供一透明襯底，在所述透明襯底上通過(guò)pvd的方法沉積一層ito；

步驟2、將形成了ito的透明襯底使用膠帶進(jìn)行選擇性刻蝕，得到長(zhǎng)為5cm寬為2mm的ito背電極；刻蝕的方法為采用體積比為5%hno3、45%hcl和50%h20的混合刻蝕液，在70℃條件下刻蝕5分鐘；

步驟3、透明襯底和ito背電極采用乙醇、去離子水、異丙醇依次超聲清洗20分鐘，氮?dú)獯蹈珊笞贤庹丈?0分鐘；

步驟4、采用原子層沉積的方法，ito背電極上沉積一層20nm厚的tio2作為n型層；

步驟5、采用熱蒸鍍的方法，在n型層上依次沉積i型層、p型層、第一電極和第二電極。

進(jìn)一步的，所述的i型層和p型層采用雙源共蒸的方法制備。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、成本低、可與柔性基底兼容，易于實(shí)現(xiàn)大面積器件的新型光電位置敏感傳感器及其制備方法；(2)通過(guò)有機(jī)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)提高光電位置敏感傳感器對(duì)入射光的吸收率和激子拆解效率,以提高其響應(yīng)度和帶寬；(3)本發(fā)明的光電位置敏感傳感器對(duì)光源、光學(xué)系統(tǒng)的要求比較低、檢出位置的同時(shí)還能檢出光強(qiáng)。(4)通過(guò)p型層與n型層的巧妙設(shè)計(jì)，大幅降低器件的暗電流。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的側(cè)視圖；

圖2為本發(fā)明的俯視圖；

圖3為本發(fā)明的傳感器的等效電路模型圖。

圖中：101、透明襯底，201、ito背電極，301、n型層，401、i型層，501、p型層，601、第一電極，602、第二電極。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-3，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種新型光電位置敏感傳感器，包括透明襯底(101)、ito背電極(201)、n型層(301)、i型層(401)、p型層(501)、第一電極(601)和第二電極(602)組成；所述ito背電極(201)設(shè)于透明襯底(101)之上，厚度為150nm；所述ito背電極(201)的形狀為矩形，長(zhǎng)為5cm，寬為2mm；所述n型層(301)為tio2，設(shè)于所述的ito背電極(201)之上，并將ito背電極(201)完全覆蓋，n型層(301)厚度為20nm；所述i型層(401)設(shè)于n型層(301)之上，并將n型層(301)完全覆蓋，i型層(401)為給體與受體兩種有機(jī)材料混合的體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其中受體有機(jī)材料為c70，混合體異質(zhì)結(jié)中c70所占質(zhì)量比70-95%，例如選擇c70的質(zhì)量比為95%或者70%，所述的i型層(401)中混合體異質(zhì)結(jié)給體和受體的最高已占軌道homo能級(jí)差為0.6-0.9ev，例如選擇tapc、rubrene、subpc、npb、tiopc中的任一中作為i型層中的給體；所述i型層(401)的厚度為100nm；所述p型層(501)設(shè)于i型層(401)之上，并將i型層(401)完全覆蓋，p型層(501)為moo3與金屬au的混合膜，moo3與au的混合比例為質(zhì)量比1：1，p型層(501)的厚度為50nm；所述第一電極(601)和第二電極(602)設(shè)于p型層(501)的兩端，第一電極(601)和第二電極(602)的大小均為2mm×2mm，所述第一電極(601)和第二電極(602)為au電極，厚度為100nm。所述的ito背電極(201)、第一電極(601)和第二電極(602)處都設(shè)有引線。

一種新型光電位置敏感傳感器的制造方法，傳感器的制造包括以下步驟：

步驟1、提供一透明襯底(101)，例如石英玻璃，在所述透明襯底(101)上通過(guò)pvd的方法，例如磁控濺射的方法沉積形成一層ito；步驟2、將形成了ito的透明襯底使用膠帶進(jìn)行選擇性刻蝕，得到長(zhǎng)為5cm寬為2mm的ito背電極；刻蝕的方法為采用體積比為5%hno3、45%hcl和50%h20的混合刻蝕液，在70℃條件下刻蝕5分鐘；步驟3、透明襯底(101)和ito背電極(201)采用乙醇、去離子水、異丙醇依次超聲清洗20分鐘，氮?dú)獯蹈珊笞贤庹丈?0分鐘；步驟4、采用原子層沉積的方法，ito背電極(201)上沉積一層20nm厚的tio2作為n型層(301)；步驟5、采用熱蒸鍍的方法，在n型層(301)上依次沉積i型層(401)、p型層(501)、第一電極(601)和第二電極(602)，熱蒸鍍過(guò)程中，所述的i型層(401)和p型層(501)采用雙源共蒸的方法制備，并使用石英晶振片監(jiān)控膜厚；步驟6、ito背電極(201)、第一電極(601)和第二電極(602)處接出引線。

工作原理:當(dāng)傳感器表面受到光照射時(shí),在光斑位置處的i層產(chǎn)生比例于光能量的電子-空穴對(duì)。產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)在i層給受體異質(zhì)結(jié)界面分解。由于采用體異質(zhì)結(jié)構(gòu)并選擇特定的能級(jí)結(jié)構(gòu)，c70受體中產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)分解效率極高。分解產(chǎn)生的自由電子流過(guò)ito背電極被外電路收集，由于采用ald工藝制備的tio2作為n型層平整、致密、電子傳輸性能好，并且能夠有效阻擋空穴，可以降低器件的暗電流。分解產(chǎn)生的自由空穴流過(guò)moo3與金屬au的混合膜的p層電阻,分別從設(shè)置在p層相對(duì)的兩個(gè)電極上輸出光電流i1和i2,由于p層電阻是均勻的,電極輸出的光電流反比于入射光斑位置到各自電極之間的距離,第一電極和第二電極收集的光電流i1和i2可以用下面兩種方式表示:i1=id/2+iphr2/(r1+r2),i2=id/2+iphr1/(r1+r2),其中id是傳感器的暗電流，iph傳感器的光生電流，r1和r2是光斑入射處分別到達(dá)第一電極和第二電極處p型層的線電阻。光斑距離傳感器中心點(diǎn)的位置可表示為δx=l(i1-i2)/(2(i1+i2))，其中l(wèi)為傳感器的總長(zhǎng)度5cm。由于本發(fā)明i型層主要吸收物質(zhì)為c70，而c70的吸收波段范圍寬，吸收系數(shù)大，所以本發(fā)明的光電位置敏感傳感器對(duì)光源、光學(xué)系統(tǒng)的要求比較低，例如可以選擇300-700nm范圍任一波長(zhǎng)的光作為傳感器的工作光源，同時(shí)傳感器在檢出位置的同時(shí)還能檢出光強(qiáng)。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。