量子点薄层之Ｘ光感测元件及感测方法

摘要

一种量子点薄层之X光感测元件及感测方法，系藉由静电键结的方式而形成自主成型(Self-Assembly)的量子点薄层，利用半导体量子点的高内部量子效率(High Internal Quantum Efficiency)，当量子点薄层在X光射线的照射下产生光电流(photocurrent)，再藉由侦测光电流的大小，以判断出该X光射线的强弱。

主权项

一种量子点薄层之X光感测元件，至少包含：一基板电极，系为一X光射线可穿透之基板；复数层量子点薄层，系附着于该基板电极上，每一层该量子点薄层系由复数个量子点晶体组成，且该些量子点薄层之间系透过静电键结而堆叠邻接，其中该些量子点晶体能在该X光射线的照射下产生一光电流；一金属电极，系接触于最上层的该量子点薄层之上，其中该金属电极与该基板电极之间具有一电位差；以及一侦测单元，系电连接于该基板电极及该金属电极，系于该电位差之下，量测该金属电极与该基板电极之间的电流，以侦测出于该电位差之下的该光电流的大小。如申请专利范围第1项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中该光电流系为该些量子点晶体受X光光子的冲击，而产生倍增的电子或空穴(Carrier Multiplication)的效应。如申请专利范围第1项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中每一层该量子点薄层之该些量子点晶体之表面所带的静电电性相同。如申请专利范围第3项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中相邻的该些量子点薄层，其个别的该些量子点晶体表面所带的静电电性相异，而使相邻的量子点薄层之间藉由该些量子点晶体的静电键结而堆叠邻接。如申请专利范围第1项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中该基板电极之表面提供复数个静电配位基(ligands)。如申请专利范围第5项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中该些静电配位基系透过静电而键结一层该些量子点晶体，而形成一层该量子点薄层于该基板电极上。如申请专利范围第1项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中该量子点晶体系为含矽之半导体奈米晶体。如申请专利范围第1项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中该量子点晶体系选于II-VI族化合物：MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe及HgTe所组成之群组。如申请专利范围第1项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中该量子点晶体系选于III-V族化合物：GaAs、GaP、GaAs-P、GaSb、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlGaAs、InGaAs及AlSb所组成之群组。如申请专利范围第1项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中该基板电极系为一铟锡氧化物(ITO)基板、一矽基板、一氧化铝(Al2O3)基板、或一砷化镓(GaAs)基板。如申请专利范围第1项所述之量子点薄层之X光感测元件，其中该侦测单元更进一步包含透过计算该光电流的大小，以判断该X光射线的强弱。一种利用量子点薄层之X光感测方法，至少包含下列步骤：提供一基板电极，其可被X光射线所穿透；形成复数个静电配位基(ligands)于该基板电极表面；透过静电键结反覆形成复数层量子点薄层并覆于该基板电极上；形成一金属电极接触于最上层的该量子点薄层之上；提供一电位差于该金属电极与该基板电极之间；照射一X光射线于该些量子点薄层以产生一光电流；侦测出于该电位差之下的该光电流；以及计算该光电流的大小以判断该X光射线的强弱。如申请专利范围第12项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中透过静电键结反覆形成复数层量子点薄层并覆于该基板电极上之步骤，更至少包含下列步骤：形成一层带一第一电性之一量子点薄层于该基板电极上；形成一层带一第二电性之一量子点薄层于带该第一电性之该量子点薄层上；以及形成另一层带该第一电性之该量子点薄层于带该第二电性之该量子点薄层上。如申请专利范围第13项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中带该第二电性之该量子点薄层系由复数个带该第二电性之量子点晶体组成，且与带该第一电性之该些量子点晶体透过静电键结。如申请专利范围第12项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中带该第一电性之该量子点薄层系由复数个带该第一电性之量子点晶体组成，且与该些静电配位基透过静电键结。如申请专利范围第12项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该光电流系为该些量子点晶体受X光光子的冲击，而产生倍增的电子或空穴(Carrier Multiplication)的效应。如申请专利范围第12项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该量子点晶体系为含矽之半导体奈米晶体。如申请专利范围第12项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该量子点晶体系选于II-VI族化合物：MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe及HgTe所组成之群组。如申请专利范围第12项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该量子点晶体系选于III-V族化合物：GaAs、GaP、GaAs-P、GaSb、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlGaAs、InGaAs及AlSb所组成之群组。如申请专利范围第12项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该基板电极系为一铟锡氧化物(ITO)基板、一矽基板、一氧化铝(Al2O3)基板、或一砷化镓(GaAs)基板。一种利用量子点薄层之X光感测方法，至少包含下列步骤：提供一基板电极，其可被X光射线穿透；形成复数个静电配位基(ligands)于该基板电极表面；提供复数个表面带一第一电性之量子点晶体，并与该些静电配位基藉由静电键结而形成一层带该第一电性之一量子点薄层于该基板电极之上；提供复数个表面带一第二电性之量子点晶体，藉由静电键结而形成一层带该第二电性之一量子点薄层于带该第一电性之该量子点薄层之上；提供复数个表面带该第一电性之量子点晶体，藉由静电键结而形成一层带该第一电性之该量子点薄层于带该第二电性之该量子点薄层之上；形成一金属电极接触于最上层的该量子点薄层之上；提供一电位差于该金属电极与该基板电极之间；照射一X光射线于该些量子点薄层以产生一光电流；侦测出于该电位差之下的该光电流；以及计算该光电流的大小以判断该X光射线的强弱。如申请专利范围第21项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该些带该第一电性之量子点晶体系与该些静电配位基透过静电键结。如申请专利范围第21项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该第一电性与该第二电性系电性相异。如申请专利范围第21项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该光电流系为该些量子点晶体受X光光子的冲击，而产生倍增的电子或空穴(Carrier Multiplication)的效应。如申请专利范围第21项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该量子点晶体系为含矽之半导体奈米晶体。如申请专利范围第21项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该量子点晶体系选于II-VI族化合物：MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe及HgTe所组成之群组。如申请专利范围第21项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该量子点晶体系选于III-V族化合物：GaAs、GaP、GaAs-P、GaSb、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlGaAs、InGaAs及AlSb所组成之群组。如申请专利范围第21项所述之利用量子点薄层之X光感测方法，其中该基板电极系为一铟锡氧化物(ITO)基板、一矽基板、一氧化铝(Al2O3)基板、或一砷化镓(GaAs)基板。