有机光电平板探测器制造技术

本发明专利技术提供一种有机光电平板探测器，包括：基底、TFT元件、TFT保护层、有机转光层、底电极及顶电极；基底设置有尺寸由下向上逐渐减小的像素孔，且其通过刻蚀形成TFT保护层时形成；有机转光层采用溶液法制备且包括填充于像素孔中的第一有机转光层及形成于TFT保护层上的第二有机转光层，基于像素孔的尺寸由下向上逐渐减小及采用溶液法，第一有机转光层与第二有机转光层之间不连续。通过将像素孔的尺寸设为由下向上逐渐减小，在采用溶液法整面涂布有机转光层时，有机转光材料会在像素孔周围被“截断”，使第一、第二有机转光层之间形成不连续的状态而自发“图形化”，使第二有机转光层内生成的光生载流子无法传输至像素区域内，大幅降低图像拖尾效应。图像拖尾效应。图像拖尾效应。

【技术实现步骤摘要】
有机光电平板探测器


[0001]本专利技术属于射线探测
，特别是涉及一种有机光电平板探测器。

技术介绍

[0002]近年来有机光电二极管(organic photodiode，OPD)的研究取得了长足的发展，其采用有机光电转换材料形成，目的是将光信号(光子)转变为载流子(点和空穴对)用来探测光信号。使用有机光电转换材料制备的X射线平板探测器(以下简称平板探测器)，是使用有机半导体材料取代现有平板探测器中的硅基感光材料(如非晶硅、单晶硅)，制备的新型平板探测器。基于有机光电材料的平板探测器有着结构与工艺简单、工艺兼容性强、成本低廉、灵敏度高等特点，可应用于医疗辐射成像、工业探伤、安检等领域。
[0003]目前，有机光电平板探测器的光电转换层(活性层)使用的是溶液法工艺，将有机半导体材料溶解于有机溶剂中，使用湿法涂布工艺加工完成，此涂布法工艺为整面涂布，涂布完光电转换层后无需做像素化处理，传统的硅基探测器中硅光电转换层必须做像素化处理，使用刻蚀工艺将每个像素之间区域刻蚀掉，以形成一个个独立的光电转换器件，而有机光电转换材料无需像素化，这是由于光生载流子在有机半导体中迁移距离较短，约10nm级别，而像素之间间距在微米级别，从而电荷无法从一个像素串扰至另一个像素，不会造成图像的模糊(光生载流子在硅中的迁移距离在微米至10微米级别，如不做刻蚀处理，临近像素的电荷会发生串扰，导致图像模糊)。但是，有机光电平板探测器面临着严重的图像拖尾(lag)问题，导致探测器的响应速率降低。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种有机光电平板探测器，用于解决现有技术中有机光电平板探测器会发生严重的图像拖尾，导致探测器的响应速率降低等的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种有机光电平板探测器，所述平板探测器包括：基底、TFT元件、TFT保护层、有机转光层、有机转光层的底电极及顶电极；
[0006]所述基底上定义有相邻的像素区域及非像素区域，所述像素区域的所述基底上设置有像素孔，且所述像素孔的尺寸由下向上逐渐减小，所述像素孔通过刻蚀形成所述TFT保护层时形成；
[0007]所述TFT元件形成于所述非像素区域上，包括源极、漏极、栅极、栅绝缘层及沟道层，且所述源极延伸至所述像素区域上；
[0008]所述TFT保护层设置于所述TFT元件的周侧；
[0009]所述有机转光层采用溶液法制备且包括填充于所述像素孔中的第一有机转光层及形成于所述非像素区域的所述TFT保护层上的第二有机转光层，所述有机转光层的制备原料包括P型有机光电材料、N型有机光电材料及用于溶于所述P型有机光电材料和所述N型有机光电材料的有机溶剂，基于所述像素孔的尺寸由下向上逐渐减小及采用所述溶液法，
所述第一有机转光层与所述第二有机转光层之间不连续；
[0010]有机转光层的所述底电极位于所述TFT元件的所述源极的表面上及所述第一有机转光层下；
[0011]有机转光层的所述顶电极位于所述有机转光层上。
[0012]可选地，所述P型有机光电材料包括P3HT以及PCPDTBT中的至少一种；所述N型有机光电材料包括PC61BM以及PC71BM中的至少一种；所述有机溶剂包括邻二甲苯、氯仿以及四氢萘中的至少一种；所述有机转光层的厚度介于500nm～2000nm之间。
[0013]可选地，所述平板探测器还包括第一界面层及第二界面层；所述第一界面层位于所述有机转光层的上表面；所述第二界面层包括不连续的第一子界面层及第二子界面层，所述第一子界面层位于所述第一有机转光层的下表面，所述第二子界面层位于所述TFT保护层的上表面；所述第一界面层的材料包括Se、MoO3、WO3、NiO、V2O5以及PEDOT:PSS中的至少一种，所述第二界面层的材料包括TiO2、ZnO、AZO、MZO、SnO2以及PEIE中的至少一种；所述第一界面层的厚度介于5nm～100nm之间，所述第二界面层的厚度介于10nm～100nm之间。
[0014]可选地，采用溶液法制备所述第二界面层。
[0015]可选地，采用溶液法制备所述第一界面层。
[0016]可选地，所述TFT元件与所述TFT保护层之间还设置有钝化层及遮光层，所述钝化层设置于所述沟道层上，所述遮光层设置于所述钝化层上。
[0017]可选地，所述第一有机转光层填充满所述像素孔。
[0018]可选地，所述像素孔的尺寸由下向上线性减小，呈梯形形状。
[0019]可选地，所述像素孔的顶部与底部的连线与所述像素孔的底壁之间的夹角介于30
°
～60
°
之间。
[0020]可选地，所述栅绝缘层延伸至所述像素区域的所述基底表面上，延伸至所述像素区域上的所述源极位于延伸至所述像素区域上的所述栅绝缘层的表面上。
[0021]如上所述，本专利技术的有机光电平板探测器，通过将像素区域的像素孔的尺寸设置为由下向上逐渐减小，并且调整像素孔的深度，在采用溶液法整面涂布所述有机转光层时，有机转光材料会在像素孔周围被“截断”，使所述第一有机转光层与所述第二有机转光层之间形成不连续的状态，从而自发“图形化”，从而使第二有机转光层内生成的光生载流子无法传输至像素区域内，从而大幅度降低图像的拖尾效应，提升光电探测器响应速率，同时采用溶液法制备有机转光层，采用整面涂覆的方法，不需要图形化，工艺容易控制，有效降低工艺难度及工艺复杂度，降低制造成本。
附图说明
[0022]图1及图2显示为现有的有机平板探测器制备过程中的截面示意图，其中，图2显示为现有的有机平板探测器的结构示意图。
[0023]图3显示为本专利技术的有机平板探测器的结构示意图。
[0024]图4显示为图3中虚线框A处的像素孔的结构示意图。
[0025]元件标号说明
[0026]10
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基底
[0027]100
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像素区域
[0028]101
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非像素区域
[0029]102
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像素孔
[0030]110
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源极
[0031]111
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漏极
[0032]112
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栅极
[0033]113
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栅绝缘层
[0034]114
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沟道层
[0035]12
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TFT保护层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机光电平板探测器，其特征在于，所述平板探测器包括：基底、TFT元件、TFT保护层、有机转光层、有机转光层的底电极及顶电极；所述基底上定义有相邻的像素区域及非像素区域，所述像素区域的所述基底上设置有像素孔，且所述像素孔的尺寸由下向上逐渐减小，所述像素孔通过刻蚀形成所述TFT保护层时形成；所述TFT元件形成于所述非像素区域上，包括源极、漏极、栅极、栅绝缘层及沟道层，且所述源极延伸至所述像素区域上；所述TFT保护层设置于所述TFT元件的周侧；所述有机转光层采用溶液法制备且包括填充于所述像素孔中的第一有机转光层及形成于所述非像素区域的所述TFT保护层上的第二有机转光层，所述有机转光层的制备原料包括P型有机光电材料、N型有机光电材料及用于溶于所述P型有机光电材料和所述N型有机光电材料的有机溶剂，基于所述像素孔的尺寸由下向上逐渐减小及采用所述溶液法，所述第一有机转光层与所述第二有机转光层之间不连续；有机转光层的所述底电极位于所述TFT元件的所述源极的表面上及所述第一有机转光层下；有机转光层的所述顶电极位于所述有机转光层上。2.根据权利要求1所述的有机光电平板探测器，其特征在于：所述P型有机光电材料包括P3HT以及PCPDTBT中的至少一种；所述N型有机光电材料包括PC61BM以及PC71BM中的至少一种；所述有机溶剂包括邻二甲苯、氯仿以及四氢萘中的至少一种；所述有机转光层的厚度介于500nm～2000nm之间。3.根据权利要求1所述的有机光电平板探测器，其特征在于，所述平板探测器还包括第一界面层及第二界面层；所述第一界面层位于所述有机转光层的上表面；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宏德，金利波，
申请(专利权)人：奕瑞影像科技太仓有限公司，
类型：发明
国别省市：