用于移动装置的透明光探测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本文描述的作为范例的非限制性实施例总体上涉及移动装置中的环境光传感器，更具体而言，涉及用于移动装置的窄带宽光探测器。
【背景技术】
[0002]大多数移动装置中都包含环境光传感器。这样的传感器根据背景光调节移动装置的显示器的亮度，以促进清晰度和功率管理。环境光传感器的核心元件是光探测器装置。当前，大多数环境光传感器采用硅光电二极管作为光探测器装置。由于硅是一种不良光吸收体，因而这样的传感器占据着相当大的面积，或者由于需要显著的厚度才能吸收足够的光，因而一般体积很大。
[0003]各种市面上的光探测器装置在被集成到移动装置外壳内时，其规格(specificat1n)将提出很多要求。例如，移动装置的表面上的空间是很宝贵的。一方面，通常希望在移动装置的手机内嵌入几个特征。另一方面，还希望具有更薄、更轻的移动装置，其中，其平面表面要尽可能被最大化的屏幕所占据。一般将针对特征的数量和屏幕的尺寸做出权衡，因此为需要与环境相互作用的传感器留下的空间很小。
【发明内容】
[0004]下面的
【发明内容】
部分仅意在举例说明。
【发明内容】
部分并非意在限制权利要求的范围。
[0005]根据一个方面，一种设备包括:石墨烯膜；作为第一单分子层的被定位与所述石墨烯膜接触的第一类型的量子点的第一布置；作为第二单分子层的被定位与所述石墨烯膜接触的第二类型的量子点的第二布置；连接至所述石墨烯膜的末端的输入电压源；以及在所述量子点的第一布置和所述量子点的第二布置之间连接至所述石墨烯膜的输出电压探头。
[0006]根据另一方面，一种方法包括:在作为第一单分子层的被定位与第一石墨烯膜接触的第一类型的量子点的第一布置上以及作为第二单分子层的被定位与所述第一石墨烯膜接触的第二类型的量子点的第二布置上接收入射光；根据所述接收到的入射光的波长调制所述第一石墨烯膜的电导率；以及从所述量子点的第一布置和所述量子点的第二布置之间的点输出电压。
[0007]根据另一方面，一种非暂态计算机可读存储媒体，包括一个或多个指令的一个或多个序列，在由设备的一个或多个处理器执行时使得所述设备至少:基于所接收到的入射光的波长调制石墨烯膜的电导率；以及从所述石墨烯膜上的处于量子点的第一布置和量子点的第二布置之间的点输出电压。
【附图说明】
[0008]将在下文结合附图所做的描述中解释上述方面和其他特征，其中:
[0009]图la是包括石墨烯膜和量子点(QD)的光电晶体管的透视图；
[0010]图lb是图la的光电晶体管的QD中的电子的光生电荷和QD中的空穴(hole)的示意性表示；
[0011]图lc是随着时间的推移图la的光电晶体管的石墨烯膜的电导率的图解表示；
[0012]图1d是正在向图la的光电晶体管的石墨烯膜转移的电子的示意性表示；
[0013]图le是随着电子向石墨稀I旲转移时石墨稀I旲的电导率的图解表不；
[0014]图2a是采用石墨烯膜和具有不同能带隙的两个域的QD的光探测器的示意性表示;
[0015]图2b是被模型化为两个光电晶体管的图2a的光探测器的示意性表示；
[0016]图3是光探测器的一个示范性实施例，其包括并联布置的带宽光电晶体管的阵列；
[0017]图4是光探测器的另一个示范性实施例，其包括串联布置的带宽光电晶体管；
[0018]图5是说明示出一种互连几何结构的全石墨烯光电晶体管的一个示范性实施例；以及
[0019]图6是一种采用色眼进行光谱鉴别的方法的一个示范性实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0020]大部分环境光传感器简单地探测在整个可见光谱上接收到传感器内的入射光的量。如果最低程度的光谱鉴别是可能的，这样的传感器将在用户情境和环境智能领域使能更多的特征。换言之，结合了这样的传感器的装置的用户将能够通过分析不同时间和地点的光照模式提取有关装置及其周围环境的有用信息。这一点可以通过在传感器阵列上施加不同过滤器实现。但是，就装置表面面积的使用而言，过滤器的使用达不到理想的效率。此夕卜，传感器不可以是透明的。
[0021]合乎需要的传感器是那些能够微型化的传感器，从而只占据移动装置(例如，电话手机、平板电脑、计算机、照相机等)的表面或屏幕上的很小的面积。这样的传感器还是透明的(或者至少基本上透明以避免被察觉到)，从而允许将它们直接安装到屏幕的上面，而不占用任何额外的专用区域。本文采用的“透明”光探测器是适度灵敏的，从而在能够生成测量信号的同时仅吸收入射光的一小部分。
[0022]参考本文的附图，其示出了包括QD系统和石墨烯的光探测器的示范性实施例。这样的系统允许结合小型的、透明的、颜色敏感环境光探测器，以用作移动装置中的色眼。尽管将参考附图所示的示范性实施例描述这些光探测器的特征，但是应当理解在很多可替换形式的实施例中可以包含其他特征。此外，可以采用任何适当尺寸、形状或类型的元件或材料。
[0023]一种示范性类型的光探测器包括半导体量子点(QD)和石墨烯的组合。QD的材料包括II1-V族化合物或I1-VI族(例如硫族化物)化合物，所述化合物处于其基本形式或者化合成异质结构。QD的材料不受限制，可以采用其他半导体材料。例如，另一种示范性类型的光探测器包括纳米晶体和石墨烯的组合，其中，纳米晶体比量子点大。纳米晶体的可能形状包括但不限于球、杆、带、四脚锥体、环或者上述形状的组合等。尽管本文是依据QD对示范性实施例予以描述的，但是应当理解，所描述的示范性实施例可以采用纳米晶体。
[0024]在图la、lb和Id中示出了这一示范性类型的光探测器的模型，并将其概括地标示为附图标记100，下文将其称为“光探测器100”。光探测器100包括一个或多个光电晶体管110，每一光电晶体管110是由至少部分地被具有带隙Es的半导体QD 130覆盖的石墨烯膜120界定的，光电晶体管110连接至分别连接至偏压Vblas和地155的电极引线140。QD130吸收具有能量E的撞击光子，其中，E>Eg,由此产生电子空穴对150，电子空穴对150包括在QD 130中的光生电荷电子152和空穴154，如图lb所示。相对于QD 130中的电子空穴对150而目，石墨稀I旲120的电导率随着时间的推移是丨旦定的，如图lc所不。如图1d所示，在生成电子空穴对150的同时，电子152或者空穴154转移至石墨烯膜120 (电子152和空穴154带相反极性电荷)，而其他则被作为载流子(carrier)俘获在QD 130内。在图示的示范性实施例中，电子152之一被转移至石墨烯膜120。所俘获的载流子生成光门控(photogating)效应，由此通过电容親合改变石墨稀膜120的电导率。如图1(e)所示，石墨烯膜120的电导率随着时间的推移而发生改变。石墨烯膜120的电导率在受到照射时增大还是降低取决于石墨稀掺杂和QD 130的电荷极性(charging)。更具体而言，对于正QD电荷和P石墨烯掺杂而言，电导率降低；对于正QD掺杂和η石墨烯掺杂而言，电导率增大；对于负QD电荷和ρ石墨烯掺杂而言，电导率增大；对于负QD电荷和η石墨烯掺杂而言，电导率降低。
[0025]哪种电荷最终被作为载流子俘获在QD 130内取决于石墨烯膜120的石墨烯分子和QD 130的材料之间的具体能带对准。也可以通过外部场对其加以控制。
[0026]光电晶体管110的一个特征是超高灵敏度，其在某些情况下有可能达到单光子级。光电晶体管110的其他特征涉及尺寸