本發(fā)明涉及一種濾光器及包括其的傳感器系統(tǒng)、以及濾光器用鹵化非晶硅薄膜的制備方法。

背景技術(shù)：

1、一般在智能手機(jī)、游戲機(jī)、汽車的內(nèi)部等使用的手勢(shì)識(shí)別、面部識(shí)別等是將ld或led作為光源的照明裝置發(fā)出的光照向被攝體，并利用從被攝體反射的光中包含的被攝體的信息。

2、這樣反射光由傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并經(jīng)過分析處理得到被攝體的3d信息。其中，從光源反射的光由被攝體反射并在傳感器檢測(cè)的過程中，光量以從光源到被攝體，及從被攝體到傳感器的距離的平方成反比的減少，另外由于被攝體對(duì)于光源的反射率低，到達(dá)傳感器的光相比從光源發(fā)出的光量其光強(qiáng)度非常低。再加上分布在傳感器系統(tǒng)周圍的環(huán)境光使傳感器系統(tǒng)中具有高噪聲特性。因此，需要一種在約800nm～1100nm范圍根據(jù)光源的類型及特性，僅透射窄帶波長(zhǎng)的濾光器。其中，濾光器必須在所使用的窄帶中具有高透射特性，并且可以通過反射或吸收過程阻斷其他頻帶。

3、現(xiàn)有的濾光器在約800nm～1100nm區(qū)域在透射率高的玻璃等母材上作為高折射的光學(xué)沉積物質(zhì)使用tio2、nb2o5、ta2o5、si3n4等，作為低折射的光學(xué)沉積物質(zhì)使用sio2、mgf2、al2o3等，還有使用與高折射光學(xué)沉積物質(zhì)的混合物交替沉積高折射光學(xué)物質(zhì)和低折射光學(xué)物質(zhì)的方法，制備出在所需頻帶內(nèi)使其透射或反射，近期正在嘗試使用氫化硅得到高折射率的方法。

4、由于從被攝體反射并入射到傳感器上的光的入射角分布在從0到180度的大角度范圍，為了配置高性能的傳感器系統(tǒng)需要制備出允許高aoi(angle?of?incidence)的濾光器。但是，現(xiàn)有的使用高折射物質(zhì)和低折射物質(zhì)的濾光器在±15度以上的aoi中由于根據(jù)偏振光發(fā)生折射率的變化，因此很難保持垂直入射時(shí)獲得的光學(xué)特性。因此，為了制備出aoi在15度以上的寬的角度具有高光學(xué)特性的過濾器，需要具有折射率高且消光系數(shù)低的沉積物質(zhì)。

5、在過去的數(shù)十年里，已經(jīng)有很多關(guān)于硅的研究，尤其在大面積平板顯示器，如lcd和太陽能電池領(lǐng)域積極進(jìn)行研究。氫化非晶硅之一的固體硅的帶隙約為1.12ev(@300k)，其吸收邊緣(absorption?edge)位于約1100nm處，由于吸收約800nm～1100nm的近紅外線區(qū)域的光，導(dǎo)致很難用于要求高透射率的濾光器。氫化非晶硅(a-si:h)的帶隙根據(jù)非晶硅內(nèi)的氫原子的量及硅晶體的狀態(tài)，吸收邊緣會(huì)移動(dòng)到約1.75ev-2.0ev處，在約700nm以上的近紅外線區(qū)域可獲得光學(xué)上較低吸收系數(shù)的特性，并且最近嘗試將其用于濾光器。

6、此時(shí)，為了使光的吸收最小化(消光系數(shù)約0.001以下)，在非晶硅中注入約20％或以上氫濃度，以調(diào)節(jié)非晶硅的局域態(tài)(localized?states)和帶尾(band?tail)，這除了預(yù)期的氫化非晶硅(a-si:h)以外，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生si:h2、(si:h2)n、空隙(void)和鏈狀或網(wǎng)狀的si:h2+(si:h2)n化合物，結(jié)果導(dǎo)致降低了折射率，因此需要降低它。

7、另外，氫化非晶硅中氫原子的分子量小且原子的大小非常小，很容易在pvd或cvd工藝中通過擴(kuò)散過程獲得，然而由于擴(kuò)散系數(shù)容易隨溫度而變化，因此很難精確控制氫的量，在工藝過程中或工藝完成后，隨著溫度升高硅中存在的氫的移動(dòng)而伴隨物理性質(zhì)的變化。

8、特別在濾光器中，所設(shè)計(jì)的各層光學(xué)薄膜的特性由光學(xué)厚度nd(n：光學(xué)折射率，d：物理厚度)所決定。因此，即使物理厚度d恒定，當(dāng)光學(xué)折射率n發(fā)生改變時(shí)，濾光器的特性也會(huì)改變，包括濾光器的傳感器系統(tǒng)也可能發(fā)生問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的問題

2、本發(fā)明一實(shí)施例的目的在于提供一種濾光器及包括其的傳感器系統(tǒng)，該濾光器具有高折射率的同時(shí)在約800nm～1100nm的窄帶示出消光系數(shù)低的特性。

3、另外，本發(fā)明一實(shí)施例的目的在于提供一種可以收容大范圍入射角的濾光器及包括其的傳感器系統(tǒng)。

4、除了上述問題之外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)例可以用于解決其他未具體提及的問題。

5、用于解決問題的方案

6、本發(fā)明一實(shí)施例提供一種濾光器，其特征在于，包括：第一鏡層，其由第一高折射物質(zhì)層和第一低折射物質(zhì)層交替層壓而成；間隔層，其連續(xù)層壓在第一鏡層的一側(cè)上面且包括多個(gè)第二高折射物質(zhì)層；及第二鏡層，其將間隔層置于中間并與第一鏡層相對(duì)設(shè)置，且第三高折射物質(zhì)層和第三低折射物質(zhì)層交替層壓而成。

7、第一高折射物質(zhì)層、第一低折射物質(zhì)層、第二高折射物質(zhì)層、第三高折射物質(zhì)層及第三低折射物質(zhì)層中的一個(gè)以上可以包含鹵化非晶硅。

8、在約800nm至1100nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)第一高折射物質(zhì)層、第二高折射物質(zhì)層及第三高折射物質(zhì)層中的一個(gè)以上的折射率在約3.0以上，并且具有0.001以下的消光系數(shù)。

9、(第一高折射物質(zhì)層的光學(xué)厚度/第一低折射物質(zhì)層的光學(xué)厚度)或(第三高折射物質(zhì)層的光學(xué)厚度/第三低折射物質(zhì)層的光學(xué)厚度)的比可以是約1.5至3.0。

10、鹵化非晶硅可以包含f或cl。

11、濾光器可以具有約800nm至1100nm的波長(zhǎng)范圍的透射頻帶，并且根據(jù)0度至45度的入射角的變化，950nm的中心波長(zhǎng)的最大偏移約小于25nm。

12、濾光器可以具有約800nm至1100nm的波長(zhǎng)范圍的透射頻帶，并且根據(jù)0度至60度的入射角的變化，950nm的中心波長(zhǎng)的最大偏移約小于38nm。

13、第一高折射物質(zhì)層、第二高折射物質(zhì)層及第三高折射物質(zhì)層具有相同的折射率，第一低折射物質(zhì)層及第三低折射物質(zhì)層可以具有相同的折射率。

14、第一高折射物質(zhì)層、第一低折射物質(zhì)層、第二高折射物質(zhì)層、第三高折射物質(zhì)層及第三低折射物質(zhì)層中的一個(gè)以上可以包含鹵化非晶硅。

15、鹵化非晶硅使用包括將惰性氣體、鹵素氣體及載氣注入到腔室的步驟的pvd方法制備，同一時(shí)間內(nèi)注入到腔室的鹵素氣體體積/(鹵素氣體體積+載氣體積)的比可以約大于0且小于0.375。

16、第一低折射物質(zhì)層及第三低折射物質(zhì)層可以包含tio2、nb2o5、ta2o5、si3n4、sio2、mgf2、al2o3、鹵化非晶硅化合物或其混合物中的任意一種以上。

17、本發(fā)明一實(shí)施例提供一種濾光器用鹵化非晶硅薄膜的制備方法，該方法使用包括將惰性氣體、鹵素氣體及載氣注入到腔室的步驟的pvd方法制備，同一時(shí)間內(nèi)注入到腔室的鹵素氣體體積/(鹵素氣體體積+載氣體積)的比可以約大于0且小于0.375。

18、本發(fā)明一實(shí)施例提供一種傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的濾光器；光源，其發(fā)出波長(zhǎng)約800nm～1100nm區(qū)域的光，以生成可到達(dá)濾光器的反射光，；及傳感器，其設(shè)置在通過濾光器的反射光流經(jīng)的路徑上，用于接收反射光中包含的關(guān)于被攝體的3d信息。

19、發(fā)明效果

20、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的濾光器及包括其的傳感器系統(tǒng)具有高折射率的同時(shí)在約800nm～1100nm的窄帶內(nèi)可以示出消光系數(shù)低的特性。

21、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的濾光器用鹵化非晶硅薄膜的制備方法，可以制備出具有高折射率的同時(shí)在約800nm～1100nm的窄帶示出消光系數(shù)低的特性的濾光器。

22、另外，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的濾光器及包括其的傳感器系統(tǒng)可以收容大范圍的入射角。