光檢測(cè)器及其操作方法
【專利摘要】光檢測(cè)器及其操作方法，該光檢測(cè)器包含基板、底柵極電極、第一絕緣層、有源層、電極層、第二絕緣層以及頂柵極電極。底柵極電極設(shè)置于基板上。第一絕緣層設(shè)置于基板以及底柵極電極上。有源層設(shè)置于第一絕緣層上，且有源層具有一能隙。電極層設(shè)置于有源層上。電極層包含源極電極、漏極電極以及開口。第二絕緣層設(shè)置于該電極層上。頂柵極電極設(shè)置于第二絕緣層上。本發(fā)明通過有源層的材料能隙定義預(yù)定檢測(cè)范圍的波長，使得范圍外的波長光線不會(huì)成為噪聲而使檢測(cè)失真。通過不同的頂柵極電極以及底柵極電極的偏壓組合，以定義出所需要的光靈敏度。還可以通過設(shè)定漏極電極的偏壓，以調(diào)整漏極電極的初始電流，以進(jìn)行更深入的光靈敏度調(diào)控。
【專利說明】光檢測(cè)器及其操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光檢測(cè)器，特別涉及一種可調(diào)式光檢測(cè)器。

【背景技術(shù)】
[0002]自動(dòng)化已經(jīng)成為目前科技發(fā)展的主流趨勢(shì)，為了提供系統(tǒng)更佳的環(huán)境辨識(shí)，各種的檢測(cè)器已陸續(xù)被開發(fā)出來。其中，可以檢測(cè)環(huán)境亮暗的光檢測(cè)器有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，例如作為自動(dòng)燈具的開關(guān)、手機(jī)的亮度檢測(cè)、閃光燈的判斷。
[0003]然而，不同來源的光線所具有的強(qiáng)度皆不同，對(duì)于不同強(qiáng)度的光線，公知光檢測(cè)器難以用單一靈敏度滿足不同狀況。除此之外，由于光線為一種具有多種波長疊加的電磁波，當(dāng)需要特別檢測(cè)某區(qū)間的光線時(shí)，公知光檢測(cè)器也需要面對(duì)不同波長的噪聲問題。因此，如何解決上述問題，已成了相關(guān)領(lǐng)域急欲解決的課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提出一種光檢測(cè)器，可對(duì)應(yīng)不同環(huán)境需求而改變靈敏度，達(dá)到可調(diào)式的效果。除此之外，使用不同有源層材料更可滿足針對(duì)單一波段光線作檢測(cè)，使得光檢測(cè)器有更精準(zhǔn)的效果。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種光檢測(cè)器，包含基板、底柵極電極、第一絕緣層、有源層、電極層、第二絕緣層以及頂柵極電極。底柵極電極設(shè)置于基板上。第一絕緣層設(shè)置于基板以及底柵極電極上。有源層設(shè)置于第一絕緣層上，且位于底柵極電極上。有源層具有一能隙。電極層設(shè)置于有源層上。電極層包含源極電極、漏極電極以及開口。源極電極與有源層的一側(cè)連接。漏極電極與該有源層的另一側(cè)連接。開口位于源極電極與漏極電極之間，其中有源層暴露于開口處為光接收區(qū)。第二絕緣層設(shè)置于該電極層上。頂柵極電極設(shè)置于第二絕緣層上，且位于光接收區(qū)上。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一或多個(gè)實(shí)施例，光檢測(cè)器還包括阻隔層，設(shè)置于有源層與電極層之間。阻隔層包含穿孔，其中穿孔分別位于有源層的相對(duì)兩側(cè)，使得源極電極以及漏極電極通過穿孔與有源層連接。
[0007]根據(jù)本發(fā)明一或多個(gè)實(shí)施例，第二絕緣層、阻隔層以及頂柵極電極具有透光性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明一或多個(gè)實(shí)施例，有源層為金屬氧化物層。
[0009]根據(jù)本發(fā)明一或多個(gè)實(shí)施例，金屬氧化物層材料為銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵鋅氧化物(IZO)、鎵氧化物(IGO)、鎵鋅氧化物(GZO)、鋅氧化物(ZnO)、銦氧化物(InO)、氧化鋁鋅(AZO)或其組合。
[0010]根據(jù)本發(fā)明一或多個(gè)實(shí)施例，頂柵極電極的寬度分別小于光接收區(qū)與開口的寬度。
[0011]本發(fā)明提出一種光檢測(cè)器的操作方法，包含施加第一偏壓于柵極電極，用以產(chǎn)生電位勢(shì)壘，電位勢(shì)壘作為限制載子通過。利用預(yù)定波段的光線激發(fā)有源層后，降低電位勢(shì)壘，并產(chǎn)生載子溝道。施加第二偏壓于另一柵極電極，用以產(chǎn)生放大電流。
[0012]根據(jù)本發(fā)明一或多個(gè)實(shí)施例，預(yù)定波段由有源層材料決定。
[0013]根據(jù)本發(fā)明一或多個(gè)實(shí)施例，預(yù)定波段為紫外光波段，有源層的材料為銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦氧化物(InO3)、錫氧化物(SnO2)、鋅氧化物(ZnO)或其組合。
[0014]根據(jù)本發(fā)明一或多個(gè)實(shí)施例，光檢測(cè)器的操作方法還包括調(diào)整第二偏壓，用以控制放大電流，以及施加起始電壓于漏極電極上，用以控制起始電流。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例所提供的光檢測(cè)器為一種可調(diào)式光檢測(cè)器，使用時(shí)，將偏壓輸入至頂柵極電極以及底柵極電極，并通過偏壓大小控制靈敏度。并且，對(duì)于所需要檢測(cè)的預(yù)定波段的光線，配合使用不同的有源層材料，光檢測(cè)器將可實(shí)現(xiàn)針對(duì)單一波段作檢測(cè)，以達(dá)到不失真效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1A為依照本發(fā)明的光檢測(cè)器第一實(shí)施例的正面示意圖。
[0017]圖1B為圖1A的光檢測(cè)器的俯視示意圖
[0018]圖2A為依照本發(fā)明的光檢測(cè)器第二實(shí)施例的正面示意圖。
[0019]圖2B為圖2A的光檢測(cè)器的俯視示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的光檢測(cè)器操作方法一實(shí)施例的流程圖。
[0021]圖4為本發(fā)明的光檢測(cè)器操作方法另一實(shí)施例的流程圖。
[0022]圖5為本發(fā)明的光檢測(cè)器不同操作模式下的電流電壓曲線圖。
[0023]圖6為本發(fā)明的光檢測(cè)器操作模式一實(shí)施例的電流電壓曲線圖。
[0024]圖7為本發(fā)明的光檢測(cè)器一實(shí)施例應(yīng)用結(jié)果的操作示意圖。
[0025]圖8A為本發(fā)明光檢測(cè)器的漏極電極偏壓為10伏特的操作示意圖。
[0026]圖SB為本發(fā)明光檢測(cè)器的漏極電極偏壓為5伏特的操作示意圖。
[0027]圖SC為本發(fā)明光檢測(cè)器的漏極電極偏壓為I伏特的操作示意圖。
[0028]圖8D為本發(fā)明光檢測(cè)器的漏極電極偏壓為0.1伏特的操作示意圖。
[0029]圖9為依照本發(fā)明的光檢測(cè)器第三實(shí)施例的正面示意圖。
[0030]上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下:
[0031]100光檢測(cè)器
[0032]102 基板
[0033]104底柵極電極
[0034]106第一絕緣層
[0035]110有源層
[0036]112電極層
[0037]113源極電極
[0038]114漏極電極
[0039]116 開口
[0040]118光接收區(qū)
[0041]119第二絕緣層
[0042]120頂柵極電極
[0043]122阻隔層
[0044]124 穿孔
[0045]126 導(dǎo)引層
[0046]128 導(dǎo)柱
[0047]130 光線
[0048]140、142、144、146 曲線
[0049]SlO ?S50 步驟
[0050]A、A’、B、B’、C、C’ 數(shù)據(jù)點(diǎn)
[0051]D放大比

【具體實(shí)施方式】
[0052]以下將以附圖及詳細(xì)說明清楚說明本發(fā)明的精神，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在了解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例后，當(dāng)可由本發(fā)明所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
[0053]有鑒于公知光檢測(cè)器只具有固定一種光靈敏度，而由于實(shí)際光強(qiáng)度不為單一強(qiáng)度，由于無法調(diào)整光靈敏度，將使檢測(cè)結(jié)果失真。另外，當(dāng)需要特別針對(duì)某一波段的光線作檢測(cè)時(shí)，其他波段的光線所帶來的噪聲也會(huì)使檢測(cè)結(jié)果失真。
[0054]因此，本發(fā)明所提供的光檢測(cè)器通過控制不同的頂柵極電極以及底柵極電極偏壓組合調(diào)整光靈敏度。并且，通過不同的有源層材料，對(duì)特定單一波段光線作檢測(cè)，以達(dá)到更精準(zhǔn)檢測(cè)的效果。
[0055]請(qǐng)參照?qǐng)D1A，圖1A為依照本發(fā)明的光檢測(cè)器第一實(shí)施例的正面示意圖。光檢測(cè)器100包含基板102、底柵極電極104、第一絕緣層106、有源層110、電極層112、第二絕緣層119以及頂柵極電極120。
[0056]底柵極電極104設(shè)置于基板102上。第一絕緣層106設(shè)置于基板102以及底柵極電極104上。其中基板102上的底柵極電極104被第一絕緣層106所包覆。
[0057]有源層110設(shè)置于第一絕緣層106上，且位于底柵極電極104上。其中，有源層110除了位于底柵極電極104上方外，有源層110與底柵極電極104于基板102上的投影面積有部份重疊。
[0058]有源層110的材料特性為具有一能隙，也即有源層110在吸收光能后，將產(chǎn)生激子(exciton),并在適當(dāng)條件下分離成為電子空穴對(duì)(hole-electron)。因此,有源層110材料在選擇上，優(yōu)選為半導(dǎo)體材料。
[0059]例如，有源層110可為一金屬氧化物層，其材料為銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵鋅氧化物(IZO)、鎵氧化物(IGO)、鎵鋅氧化物(GZO)、鋅氧化物(ZnO)、銦氧化物(InO)、氧化鋁鋅(AZO)或其組合。
[0060]或是，有源層110可為一有機(jī)半導(dǎo)體層，其材料包括但不限制為有機(jī)染料電解液、有機(jī)高分子材料、有機(jī)小分子材料或是常見于有機(jī)光伏的施體/受體材料。
[0061]電極層112設(shè)置于有源層110上。電極層112包含源極電極113、漏極電極114以及開口 116。源極電極113與有源層110的一側(cè)連接，而漏極電極114與有源層110的另一側(cè)連接。開口 116位于源極電極113與漏極電極114之間，使得源極電極113與漏極電極114為通過有源層110連接。
[0062]其中，底柵極電極104、源極電極113以及漏極電極114材料包含但不限定為鈦(Ti)、鋁(Al)、鑰(Mo)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、銦錫氧化物(ITO)或其組合。
[0063]第二絕緣層119設(shè)置于電極層112上，而頂柵極電極120設(shè)置于第二絕緣層119上，其中第二絕緣層119以及頂柵極電極120具有透光性。第二絕緣層119位于電極層112以及頂柵極電極120之間，并提供電性隔離電極層112以及頂柵極電極120的效果。
[0064]其中，第一絕緣層106以及第二絕緣層119材料包含但不限定于二氧化硅(S12)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(S1N)、氧化鋁(Al2O3)、有機(jī)樹脂類或其組合的絕緣體材料。
[0065]具體而言，源極電極113、漏極電極114與有源層110電性耦接，且至少部份源極電極113、漏極電極114可位于有源層110的上方。第二絕緣層119以及頂柵極電極120位于有源層110上方。且由于第二絕緣層119以及頂柵極電極120具有透光性，使得源極電極113與漏極電極114間的開口 116所暴露的有源層110區(qū)域成為一光接收區(qū)118。
[0066]除此之外，頂柵極電極120位于光接收區(qū)118的上方。請(qǐng)見圖1B，圖1B為圖1A的光檢測(cè)器的俯視示意圖。開口 116位于源極電極113與漏極電極114間，且有源層110暴露于開口 116處為光接收區(qū)118(本圖中的陰影部分)。
[0067]光接收區(qū)118的面積、底柵極電極(本圖未示出)投影至光接收區(qū)118的面積以及頂柵極電極120投影至光接收區(qū)118的面積會(huì)至少部份重疊。其中，頂柵極電極120的寬度可以分別等于或小于光接收區(qū)118與開口 116的寬度。
[0068]請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2A以及圖2B。圖2A為依照本發(fā)明的光檢測(cè)器第二實(shí)施例的正面示意圖。圖2B為圖2A的光檢測(cè)器的俯視示意圖。光檢測(cè)器100包含基板102、底柵極電極104、第一絕緣層106、有源層110、阻隔層122、電極層112、第二絕緣層119以及頂柵極電極120。電極層112包含源極電極113以及漏極電極114。
[0069]本實(shí)施例與第一實(shí)施例相異在于，本實(shí)施例設(shè)置一阻隔層122于有源層110與電極層112之間。阻隔層122的用途為一蝕刻終止層。當(dāng)光檢測(cè)器100在制作時(shí)，需要通過蝕刻工藝以定義源極電極113與漏極電極114形狀，而作為蝕刻終止層的阻隔層122將保護(hù)有源層110不在蝕刻工藝中受到損害。阻隔層122材料為二氧化硅(S12)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(S1N)、氧化鋁(Al2O3)、有機(jī)樹脂類或其組合的絕緣體材料。
[0070]阻隔層122包含穿孔124，其中穿孔124分別位于有源層110的相對(duì)兩側(cè)，使得源極電極113以及漏極電極114通過穿孔124與有源層110連接。
[0071]另外，源極電極113與漏極電極114間仍具有開口 116，以定義其所暴露的有源層110區(qū)域?yàn)楣饨邮諈^(qū)118，如圖2B中的陰影區(qū)域。
[0072]參照?qǐng)D3。圖3為本發(fā)明的光檢測(cè)器操作方法一實(shí)施例的流程圖。步驟SlO為施加第一偏壓于柵極電極，用以產(chǎn)生電位勢(shì)壘，電位勢(shì)壘作為限制載子通過。步驟S20為利用預(yù)定波段的光線激發(fā)有源層后，降低電位勢(shì)壘，并產(chǎn)生載子溝道。步驟S30為施加第二偏壓于另一柵極電極，用以產(chǎn)生放大電流。
[0073]請(qǐng)?jiān)倩氐綀D2A，本發(fā)明的光檢測(cè)器100具有頂柵極電極120以及底柵極電極104，其工作機(jī)制可通過施加偏壓于頂柵極電極120以及底柵極電極104控制。例如，于頂柵極電極120施加偏壓，以定義光檢測(cè)器100的開關(guān)狀態(tài)。即當(dāng)頂柵極電極120被施加偏壓時(shí)，有源層110所提供的載子溝道為關(guān)閉使得載子無法通過。此狀態(tài)為相對(duì)于步驟S10。
[0074]此處所指的“關(guān)閉”為載子溝道受到一定程度的限制，致使源極電極113與漏極電極114間僅有微弱的電流，而非表示毫無電流。而當(dāng)載子溝道不受此限制時(shí)，電流相對(duì)放大數(shù)倍，以此差異定義“關(guān)閉”，合先敘明。
[0075]接著，在光檢測(cè)器100被定義為關(guān)閉下，當(dāng)光線130入射于光接收區(qū)118時(shí)，有源層110受到光線130激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，而使得源極電極113與漏極電極114間有電流流過(遠(yuǎn)大于無光照時(shí)的電流)。此狀態(tài)為相對(duì)于步驟S20。
[0076]而于上述情況下，施加另外一偏壓于底柵極電極104，即可加大源極電極113與漏極電極114間的電流。此狀態(tài)為相對(duì)于步驟S30。
[0077]請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2A以及圖4，圖4為本發(fā)明的光檢測(cè)器操作方法另一實(shí)施例的流程圖。步驟SlO為施加第一偏壓于柵極電極，用以產(chǎn)生電位勢(shì)壘，電位勢(shì)壘作為限制載子通過。步驟S20為利用預(yù)定波段的光線激發(fā)有源層后，降低電位勢(shì)壘，并產(chǎn)生載子溝道。步驟S30為施加第二偏壓于另一柵極電極，用以產(chǎn)生放大電流。步驟S40為調(diào)整第二偏壓，用以控制放大電流。步驟S50為施加起始電壓于漏極電極上，用以控制起始電流。
[0078]無論光檢測(cè)器100有無受光照，通過調(diào)整底柵極電極104的偏壓大小，即可調(diào)整源極電極113與漏極電極114間的電流大小。而另外，除了調(diào)整底柵極電極104的偏壓大小，于漏極電極114上施加一偏壓，則可調(diào)整光檢測(cè)器100于無光照時(shí)的起始電流。
[0079]綜合前述，初步來說，本發(fā)明的光檢測(cè)器100能對(duì)光線的有無作為運(yùn)行的依據(jù)，以下將以光檢測(cè)器100第二實(shí)施例配合實(shí)際操作的電流電壓圖對(duì)各步驟作更進(jìn)一步的說明。其中，由于光檢測(cè)器100的預(yù)定檢測(cè)波段由有源層110材料決定，下列實(shí)際操作所預(yù)定檢測(cè)波段以紫外光波段(即以300nm至450nm波長的光為主)為例。因此，相對(duì)應(yīng)的有源層110材料可以包含或者是為銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦氧化物(InO3)、錫氧化物(SnO2)、鋅氧化物(ZnO)或其組合。采用銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦氧化物(InO3)、錫氧化物(SnO2)、鋅氧化物(ZnO)或其組合作為有源層，可以提高感測(cè)器的S/N比。
[0080]然而，應(yīng)了解到，以上所舉的預(yù)定檢測(cè)波段僅為例示，而非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可依實(shí)際需要，彈性選擇有源層110的材料，以擬定光檢測(cè)器100的預(yù)定檢測(cè)波段。
[0081]請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2A以及圖5。圖5為本發(fā)明的光檢測(cè)器不同操作模式下的電流電壓曲線圖。本圖中，縱軸為漏極電極114電流大小，橫軸為不同的底柵極電極104電壓大小。其中，曲線140為對(duì)應(yīng)光檢測(cè)器100的頂柵極電極120無施加偏壓(O伏特)。曲線142為對(duì)應(yīng)光檢測(cè)器100的頂柵極電極120被施加-20伏特的偏壓。曲線144為對(duì)應(yīng)光檢測(cè)器100的頂柵極電極120被施加-40伏特的偏壓。除此之外，曲線140、142、144皆為無光線入射于光檢測(cè)器100的情況。
[0082]于無光照下，當(dāng)施加偏壓于頂柵極電極120時(shí)，光檢測(cè)器100可被定義為關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)，調(diào)整底柵極電極104的電壓大小，可驅(qū)動(dòng)以及控制源極電極113與漏極電極114間的電流大小。然而，不同的頂柵極電極120電壓，有不同效果。
[0083]例如，當(dāng)頂柵極電極120無施加偏壓，于底柵極電極104施加大致為O伏特以上的電壓，即可驅(qū)動(dòng)，如曲線140。而當(dāng)頂柵極電極120施加-20伏特的偏壓，則底柵極電極104則需施加大致為10伏特以上的電壓，才可驅(qū)動(dòng)，如曲線142。而對(duì)于頂柵極電極120施加-40伏特的偏壓，即使底柵極電極104施加20伏特的電壓，仍無法驅(qū)動(dòng)，如曲線144。
[0084]也就是說，本發(fā)明本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可依實(shí)際需要，分別彈性選擇頂柵極電極120以及底柵極電極104的偏壓大小，以定義光檢測(cè)器100的開關(guān)狀態(tài)。
[0085]請(qǐng)參照?qǐng)D6。圖6為本發(fā)明的光檢測(cè)器操作模式一實(shí)施例的電流電壓曲線圖。縱軸為漏極電極電流大小，橫軸為不同的底柵極電極電壓大小。本實(shí)施例中，光檢測(cè)器的頂柵極電極被施加-40伏特的偏壓。曲線144為對(duì)應(yīng)光線無入射光檢測(cè)器，曲線146為對(duì)應(yīng)光線有入射光檢測(cè)器。
[0086]以底柵極電極施加偏壓5伏特為例，曲線146的漏極電極電流明顯大于曲線144的漏極電極電流。本發(fā)明的光檢測(cè)器以漏極電極電流的變化程度作為檢測(cè)有無光照的依據(jù)。
[0087]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，當(dāng)頂柵極電極為-40伏特且底柵極電極為O伏特左右時(shí)，以數(shù)據(jù)點(diǎn)A以及數(shù)據(jù)點(diǎn)A’為例，無光照的數(shù)據(jù)點(diǎn)A以及有光照的數(shù)據(jù)點(diǎn)A’，其漏極電極電流相差大于103倍。于此偏壓設(shè)定下，無光照時(shí)載子溝道為關(guān)閉(off)狀態(tài)，有光照時(shí)載子溝道為打開(on)狀態(tài)，致使電流產(chǎn)生顯著的放大效果。因此，本發(fā)明的光檢測(cè)器根據(jù)載子溝道開關(guān)狀態(tài)(on/off)作為光照依據(jù)。
[0088]當(dāng)增加底柵極電極至10伏特左右時(shí)，以數(shù)據(jù)點(diǎn)B以及數(shù)據(jù)點(diǎn)B’為例，無光照的數(shù)據(jù)點(diǎn)B以及有光照的數(shù)據(jù)點(diǎn)B’，其漏極電極電流相差大于16倍。由于底柵極電極偏壓增力口，載子溝道傳輸效果受到提升，致使電流有更加顯著的放大效果。同樣地，本發(fā)明的光檢測(cè)器能根據(jù)載子溝道開關(guān)狀態(tài)(οη/ο--)作為有無光照依據(jù)。
[0089]或是，當(dāng)增加底柵極電極至20伏特左右時(shí)，以數(shù)據(jù)點(diǎn)C以及數(shù)據(jù)點(diǎn)C’為例，無光照的數(shù)據(jù)點(diǎn)C以及有光照的數(shù)據(jù)點(diǎn)C’，其漏極電極電流相差大于17倍。因此，當(dāng)持續(xù)增加底柵極電極，本發(fā)明的光檢測(cè)器同樣能根據(jù)載子溝道開關(guān)狀態(tài)(on/off)作為有無光照依據(jù)。
[0090]綜合上述結(jié)果，本發(fā)明通過施加不同的底柵極電極偏壓，使得漏極電極電流放大倍率不同，并以此定義光檢測(cè)器作為開關(guān)狀態(tài)的光靈敏度。更具體地來說，只要調(diào)整底柵極電極偏壓，就能得到不同的電流放大效果，因此，本發(fā)明的光檢測(cè)器具有可調(diào)式的光靈敏度。
[0091]此效果可應(yīng)用于，當(dāng)至環(huán)境光偏弱環(huán)境時(shí)，增加底柵極電極偏壓，則輸出較大的電流，以利于檢測(cè)。反之，當(dāng)至環(huán)境光偏強(qiáng)環(huán)境時(shí)，降低底柵極電極偏壓，則就輸出較小的電流，以防止載子溝道不預(yù)期的被開啟。
[0092]然而，應(yīng)了解到，以上所舉的頂柵極電極以及底柵極電極的偏壓組合僅為例示，而非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可依實(shí)際需要，彈性選擇頂柵極電極以及底柵極電極的偏壓組合，以定義光檢測(cè)器的光靈敏度。
[0093]參照?qǐng)D7，圖7為本發(fā)明的光檢測(cè)器一實(shí)施例應(yīng)用結(jié)果的操作示意圖。本圖中，縱軸為漏極電極電流，而橫軸為時(shí)間秒數(shù)。本實(shí)施例中，頂柵極電極與底柵極電極偏壓分別為-40伏特與20伏特。除此之外,本實(shí)施例中于漏極電極施加10伏特偏壓,且以50秒為周期作光源的開關(guān)切換。
[0094]當(dāng)無光照時(shí)，由于載子溝道關(guān)閉(off)，漏極電極電流大約介于10_15安培與10_13安培間，而當(dāng)有光照時(shí)，載子溝道開啟(on)，漏極電極電流大約為10_6安培左右。因此，兩者的放大比D至少為16倍。除此之外，由于載子溝道的開關(guān)狀態(tài)(on/off)切換快速，電流變化自無光(有光)轉(zhuǎn)為有光(無光)的時(shí)距短暫。通過上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的光檢測(cè)器可達(dá)到即時(shí)檢測(cè)且可辨識(shí)度高的功效。
[0095]另外，除了調(diào)整底柵極電極偏壓以調(diào)整光靈敏度外，本發(fā)明的光檢測(cè)器還可以通過不同的漏極電極偏壓調(diào)整漏極電極的起始電流。
[0096]以頂柵極電極與底柵極電極偏壓皆為-15伏特為例，以下將配合圖8A至圖8D說明。圖8A為本發(fā)明光檢測(cè)器的漏極電極偏壓為10伏特的操作示意圖。圖SB為本發(fā)明光檢測(cè)器的漏極電極偏壓為5伏特的操作示意圖。圖SC為本發(fā)明光檢測(cè)器的漏極電極偏壓為I伏特的操作示意圖。圖8D為本發(fā)明光檢測(cè)器的漏極電極偏壓為0.1伏特的操作示意圖。其中標(biāo)號(hào)三角形為入射光強(qiáng)度5700勒克斯(LUX)，標(biāo)號(hào)圓形為入射光強(qiáng)度1000LUX。
[0097]當(dāng)漏極電極偏壓為10伏特時(shí)，漏極電極的未照光電流大約為10—11安培至10_12安培之間。當(dāng)漏極電極偏壓為5伏特時(shí)，漏極電極的未照光電流大約為10_12安培。當(dāng)漏極電極偏壓為I伏特時(shí)，漏極電極的未照光電流大約為10_12安培至10_13安培之間。當(dāng)漏極電極偏壓為0.1伏特時(shí)，漏極電極的未照光電流大約為10_12安培至10_13安培之間。
[0098]于上述情況中，未照光時(shí)，先施加偏壓于漏極電極，使得漏極電極有一起始電流。而不同的偏壓致使的起始電流也不同。當(dāng)照光后，漏極電極電流當(dāng)然也不相同。因此，本發(fā)明的光檢測(cè)器也能通過施加偏壓于漏極電極，進(jìn)一步定義出不同的光靈敏度。也就是說，本發(fā)明本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可依實(shí)際需要，彈性選擇頂柵極電極、底柵極電極以及漏極電極的偏壓組合，以定義光檢測(cè)器的光靈敏度以及輸出電流。
[0099]請(qǐng)參照?qǐng)D9，圖9為依照本發(fā)明的光檢測(cè)器第三實(shí)施例的正面示意圖。光檢測(cè)器100包含基板102、底柵極電極104、第一絕緣層106、有源層110、阻隔層122、電極層112、第二絕緣層119、頂柵極電極120以及導(dǎo)引層126。電極層112包含源極電極113以及漏極電極114，且源極電極113以及漏極電極114間有開口 116，以定義光接收區(qū)118。
[0100]本實(shí)施例與第二實(shí)施例相異在于，本實(shí)施例中增設(shè)導(dǎo)引層126于開口 116,且導(dǎo)引層126與光接收區(qū)118位置重疊，其中導(dǎo)引層126由導(dǎo)柱128所定義。如此，當(dāng)光線130入射進(jìn)入光接收區(qū)118時(shí)，將會(huì)通過導(dǎo)柱128進(jìn)入有源層110。導(dǎo)柱128可為納米等級(jí)的柱體(nanorod)或管體(nanotube),也可是微米等級(jí)。導(dǎo)柱128可為具有Z軸生長特性的材料，包含但不限定如氧化鋅(ZnO)或二氧化鈦(T12)。
[0101]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，通過導(dǎo)柱128，光線130將更有效率地被收集于有源層110。更具體地來說，當(dāng)光線130于有源層110表面發(fā)生反射時(shí)，將于導(dǎo)柱128發(fā)生散射回有源層110。而根據(jù)相同機(jī)制，也可在有源層110表面生成納米洞(nanohole)或是納米線(nanowires)的形貌(未示出)，其形貌將提升有源層110收集光線130的能力，以提升本發(fā)明光檢測(cè)器100的檢測(cè)效率。
[0102]總結(jié)來說，本發(fā)明提供一種光檢測(cè)器，其通過有源層的材料能隙定義預(yù)定檢測(cè)范圍的波長，使得范圍外的波長光線不會(huì)成為噪聲而使檢測(cè)失真。以及，通過不同的頂柵極電極以及底柵極電極的偏壓組合，以定義出所需要的光靈敏度。另外，還可以通過設(shè)定漏極電極的偏壓，以調(diào)整漏極電極的初始電流，以進(jìn)行更深入的光靈敏度調(diào)控。
[0103]雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光檢測(cè)器，包含: 一基板； 一底柵極電極，設(shè)置于該基板上； 一第一絕緣層，設(shè)置于該基板以及該底柵極電極上； 一有源層，設(shè)置于該第一絕緣層上且位于該底柵極電極上，該有源層具有一能隙； 一電極層，設(shè)置于該有源層上，包含: 一源極電極，與該有源層的一側(cè)連接； 一漏極電極，與該有源層的另一側(cè)連接；以及 一開口，位于該源極電極與該漏極電極之間，其中該有源層暴露于該開口處為一光接收區(qū)； 一第二絕緣層，設(shè)置于該電極層上；以及 一頂柵極電極，設(shè)置于該第二絕緣層上且位于該光接收區(qū)上。
2.如權(quán)利要求1所述的光檢測(cè)器，還包括一阻隔層，設(shè)置于該有源層與該電極層之間，該阻隔層包含多個(gè)穿孔，其中所述穿孔分別位于該有源層的相對(duì)兩側(cè)，使得該源極電極以及該漏極電極通過所述穿孔與該有源層連接。
3.如權(quán)利要求2所述的光檢測(cè)器，其中該第二絕緣層、該阻隔層以及該頂柵極電極具有透光性。
4.如權(quán)利要求1所述的光檢測(cè)器，其中該有源層為一金屬氧化物層。
5.如權(quán)利要求4所述的光檢測(cè)器，其中該金屬氧化物層材料為銦鎵鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、鎵氧化物、鎵鋅氧化物、鋅氧化物、銦氧化物、氧化鋁鋅或其組合。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的光檢測(cè)器，其中該頂柵極電極的寬度分別小于該光接收區(qū)與該開口的寬度。
7.一種光檢測(cè)器的操作方法，包含: 施加一第一偏壓于一柵極電極，用以產(chǎn)生一電位勢(shì)魚，該電位勢(shì)魚作為限制載子通過； 利用一預(yù)定波段的光線激發(fā)一有源層后，降低該電位勢(shì)壘，并產(chǎn)生一載子溝道；以及 施加一第二偏壓于另一柵極電極，用以產(chǎn)生一放大電流。
8.如權(quán)利要求7所述的光檢測(cè)器的操作方法，其中該預(yù)定波段由該有源層材料決定。
9.如權(quán)利要求7所述的光檢測(cè)器的操作方法，還包括: 調(diào)整該第二偏壓，用以控制該放大電流；以及 施加一起始電壓于一漏極電極上，用以控制一起始電流。
10.如權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的光檢測(cè)器的操作方法，其中該預(yù)定波段為一紫外光波段，該有源層的材料為銦鎵鋅氧化物、銦氧化物、錫氧化物、鋅氧化物或其組合。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104183664SQ201410445197
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】張鼎張, 陳華茂, 涂峻豪, 鄭君丞, 劉竹育, 江明峯 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司