Патент на изобретение №2354011
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПРИЕМНИК ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВА НА ЕГО ОСНОВЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к оптоэлектронным приборам. Сущность изобретения: в приемнике оптического излучения, содержащем, по крайней мере, одну расположенную на прозрачной подложке гетероструктуру, заключенную между двумя светопропускающими анодным и катодным электродами и состоящую из двух слоев органических полупроводниковых материалов с различной шириной запрещенной зоны, слои гетероструктуры выполнены из материалов с максимумами спектров поглощения, расположенными в области
Приемники оптического излучения являются одним из классообразующих типов оптоэлектронных приборов, которые широко используются в различных областях науки и техники. Объектом настоящего изобретения является конструкция приемника оптического излучения, прозрачная для видимой части спектра. Известен приемник оптического излучения (патент США Недостатком указанного подхода является непрозрачность конструкции прибора. Известны различные типы приемников оптического излучения, имеющих конструкцию, практически прозрачную в видимой области спектра, содержащих гетероструктуру InGaN/GaN, выращенную на подложке сапфира определенной ориентации, и непрозрачные точечные контакты к областям n- и p-типа проводимости (О.Н.Ермаков. Прикладная оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004 г., стр.57). Недостатками указанного подхода являются необходимость использования дорогостоящих подложек сапфира определенной ориентации ограниченных размеров, а также высокая себестоимость процесса формирования слоев методом эпитаксии из металлоорганических соединений. Наиболее близким к настоящему изобретению является техническое решение, описанное в патенте США Недостатком этого подхода является непрозрачная конструкция приемника. Вместе с тем целый ряд применений, например пространственно-временные модуляторы света (О.Н.Ермаков. Прикладная оптоэлектроника М.: Техносфера, 2004 г., стр.86), требует использования прозрачной конструкции прибора. Указанная цель достигается в конструкции приемника оптического излучения, содержащего, по крайней мере, одну расположенную на прозрачной подложке (L1) гетероструктуру, заключенную между двумя светопропускающими электродами (L2, L5) и состоящую из двух слоев (L3, L4) органических полупроводниковых материалов с различной шириной запрещенной зоны (фиг.1). В качестве материала прозрачной подложки могут быть использованы различные прозрачные материалы (стекло, сапфир, полимеры и т.д.) Прозрачность активной области приборной структуры достигается за счет выбора слоев L2 и L3, образующих гетероструктуру. Спектры пропускания и поглощения гетероструктуры, в которой в качестве слоев L2 и L3 используются, например, соответственно DABuTAZ 3-(4-бифенил)-(4-третбутилфенил)-5(4-диметиламинофенил)-1,2,4 триазол [И.Я.Якушенко, М.Г.Каплунов, С.Ш.Шамаев и др. Патент РФ Спектры поглощения 1-го (кривая 1) и 2-го (кривая 2) органических слоев смещены друг относительно друга, что свидетельствует о том, что они образуют гетероструктуру, при этом максимумы их поглощения располагаются в области Фотоэлектрические характеристики приемника иллюстрирует фиг.3, на которой представлены зависимости дифференциального сопротивления прибора в темновых условиях (кривая 1) и условиях засветки (кривая 2). Различные варианты в соответствии с формулой изобретения иллюстрируются приведенными примерами. Пример 1. Используется базовая конструкция, приведенная на фиг.1: стеклянная подложка с прозрачным слоем нижнего анодного электрода на основе окиси индия – олова, активная область в виде, например, гетероструктуры на основе DABuTAZ, РТА. Верхний катодный электрод выполняется в виде проводящего композита, содержащего Ag и обладающего светопропусканием в видимой области спектра, или на основе светопропускающего слоя из углеродных нанотрубок. Пример 2. Используется базовая конструкция, приведенная на фиг.1. Стеклянная подложка с прозрачным слоем нижнего анодного электрода на основе окиси индия – олова, активная область в виде гетероструктуры, например, на основе DABuTAZ, РТА. Верхний катодный электрод из непрозрачного материала (Al, Mg или Са) имеет распределенный характер (например, выполняется в виде сетки) и занимает меньшую часть площади поверхности полупроводниковой гетероструктуры. Пример 3. Используется конструкция, приведенная на фиг.4. В рассматриваемом случае на верхней поверхности прозрачной подложки формируется последовательность слоев в соответствии с фиг.1, при этом на нижней стороне стеклянной подложки формируется зеркально-симметричная последовательность слоев: L5 – слой нижнего прозрачного анодного электрода на основе окиси индия – олова, слои L6 и L7 на основе органических полупроводников, образующих гетероструктуру, а также слой светопропускающего катодного электрода L8. Пример 4. Используется конструкция, приведенная на фиг.5. Приемник содержит прозрачную подложку со слоем нижнего прозрачного анодного электрода (L1) на основе окиси индия – олова, слои L2 и L3 на основе органических полупроводников, образующие гетероструктуру, слой светопропускающего катодного электрода L4, слои L5 и L6 на основе органических полупроводников, образующие 2-ю гетероструктуру, а также 2-й светопропускающий анодный электрод L7. Пример 5. Используется конструкция приемника в виде двух ярусов в соответствии с базовой конструкцией, приведенной на фиг.1. На основе заявляемого приемника оптического излучения предлагаются устройства, описанные в примерах 6 и 7. Пример 6. Устройство, содержащее приемник оптического излучения по п.1, расположенный над приемником оптического излучения последовательно для падающего потока излучения с чувствительностью в видимой и ближней ИК-области спектра. Использование такого устройства должно приводить к увеличению КПД фотопреобразования в режиме СЭ. Пример 7. Оптическое устройство, содержащее приемник оптического излучения по п.1, расположенный рядом с поверхностью электрохромного индикатора и составляющий часть его поверхности, при этом обе секции устройства электрически соединены друг с другом. В рассматриваемом случае возможна автоматическая регулировка селективного коэффициента пропускания электрохромного индикатора (Дисплеи. Под ред. Ж.Панкова, М.: Мир, 1982, стр.229). Практическая полезность заявляемого подхода заключается в широкой гамме возможных применений: – солнечные элементы (СЭ), прозрачные в видимой области спектра, могут быть использованы в строительстве при изготовлении бифункциональных оконных стекол. Конструктивно такие солнечные элементы и батареи могут быть изготовлены с минимальными затратами на базе стандартных энергосберегающих стеклопакетов – К-стекло + аргон + стекло. Прозрачная в видимой части спектра гетероструктура из органических полупроводниковых материалов и светопропускающий катодный электрод формируются на электропроводящем покрытии К-стекла. К-стекло в такой конструкции выполняют функцию прозрачной подложки с прозрачным анодным электродом. Относительно невысокий КПД (порядка 3%) такой прозрачной солнечной батареи компенсируется большой площадью фотоприемной поверхности. Для аналогичных целей такие стекла могут быть использованы в авиастроении и автомобилестроении.
Формула изобретения
1. Приемник оптического излучения, содержащий, по крайней мере, одну, расположенную на прозрачной подложке гетероструктуру, заключенную между двумя светопропускающими анодным и катодным электродами и состоящую из двух слоев органических полупроводниковых материалов с различной шириной запрещенной зоны, слои гетероструктуры выполнены из материалов с максимумами спектров поглощения, расположенными в области 2. Приемник по п.1, в котором анодный и катодный электроды выполнены из материалов, прозрачных в видимой части спектра. 3. Приемник по п.1, в котором анодный электрод выполнен из материала, прозрачного в видимой части спектра, а катодный электрод распределен по поверхности полупроводникового слоя и занимает меньшую ее часть. 4. Приемник по п.1, в котором гетероструктуры с электродами расположены с обеих сторон прозрачной подложки. 5. Приемник по п.1, в котором, по крайней мере, две гетероструктуры имеют общий катодный электрод, а полупроводниковые слои расположены симметрично относительно общего электрода. 6. Оптическое устройство, содержащее приемник оптического излучения по п.1, расположенный над приемником оптического излучения с чувствительностью в видимой и ближней ИК-области спектра. 7. Оптическое устройство, содержащее приемник оптического излучения по п.1, расположенный рядом с поверхностью электрохромного индикатора и составляющий часть его поверхности, при этом обе части устройства электрически могут быть соединены друг с другом.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
450 нм и высоким светопропусканием в видимой части спектра, при этом светопропускание падающего потока излучения приемника оптического излучения в видимой части спектра составляет не менее 30%. Техническим результатом изобретения является создание приемника оптического излучения, прозрачного в видимой области спектра. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
4559552), содержащий последовательно сформированные на прозрачной подложке два слоя прозрачного электрода на основе оксида индия – олова, слой немонокристаллического полупроводникового материала (SiC) – n-типа проводимости, слой немонокристаллического полупроводникового материала n-типа (SiC), слой немонокристаллического полупроводникового материала (SiC) p-типа проводимости, слой прозрачного верхнего электрода на основе оксида индия – олова, отражающий электродный слой с высоким коэффициентом отражения.
