一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片及其制备方法，包括：基底；设置在基底底部的传感电极、量子点层和底部填充层；所述基底顶部设有第一反射层和第一驱动电极；与所述第一反射层相对地设有第二反射层，所述第二反射层设置在支承梁底部，所述支承梁底部还设有第二驱动电极，所述支撑梁与两侧的悬臂梁连接，所述悬臂梁通过键合层与所述基底连接；所述第一反射层、第二反射层与之间的空气间隙构成法布里

【技术实现步骤摘要】
一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片及其制备方法


[0001]本专利技术属于光谱传感器领域，涉及一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]紫外光是指电磁波中波长在10
‑
400nm的人眼不可见波段，其中波长短于280 nm波长的紫外光由于受到热层氧原子和平流层臭氧层的吸收，几乎达不到地球近地表空间，而短于200nm的真空紫外光在空气环境下被强烈吸收，于是200
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280nm波段为实际利用的日盲紫外波段。紫外光谱在环境监测、化学分析、生物与医学检测、空间通信、飞行器制导、地质勘探等方面有广泛而重要的应用。
[0003]目前的小型紫外光谱仪器根据分光方式分为几种：
①
棱镜分光，利用石英或CaF2棱镜，通过折射原理分光；
②
光栅分光，利用衍射光栅在不同角度出射；
③
滤光片分光，通过多个窄带通滤光片形成多个波段通道。上述分光方法，都需要线阵或面阵传感器（如CCD、光电二极管等）转换分光后的强度值。其中棱镜由于分光色散度较低，且非线性分光，而光栅分光需要额外的凹面镜反射，或者制备凹面光栅，加上线阵CCD以及光路设计后导致整个光谱器件集成度较低。滤光片分光的通道数量与工艺成本成正比，此外当通道数超过十几个后难以保证探测面的辐照强度的均匀度。
[0004]目前市场上并没有真正集成的微型紫外光谱传感芯片面世，一定程度上限制了便携式紫外光谱分析技术的推广应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片，本专利技术的另一目的是提供该芯片的制备方法。
[0006]一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片，包括：基底；所述基底底部设有传感电极、量子点层和底部填充层，其中量子点层包覆所述传感电极，底部填充层包覆所述量子点层；所述基底顶部设有第一反射层和第一驱动电极；与所述第一反射层相对地设有第二反射层，所述第二反射层设置在支承梁底部，所述支承梁底部还设有第二驱动电极，所述支撑梁与两侧的悬臂梁连接，所述悬臂梁通过键合层与所述基底连接；所述第一反射层、第二反射层与之间的空气间隙构成法布里
‑
珀罗干涉腔。
[0007]进一步地，所述基底为紫外石英、MaF2、CaF2或Al2O3。
[0008]进一步地，所述传感电极为Au、Ag、Al、Ni、Ti或C电极。
[0009]进一步地，所述量子点层为宽禁带半导体ZnS、MgZnO、MnO或Ga
x
O
y
。
[0010]进一步地，所述第一反射层和第二反射层为镀有MgF2或CaF2的Al、Au或Ag金属薄膜。
[0011]进一步地，所述第一反射层和第二反射层是MgO、Ta2O5或Al2O3薄膜构成的布拉格
反射层。
[0012]进一步地，所述空气间隙由第一驱动电极和第二驱动电极调节，通过静电吸引使多光束干涉滤波可调谐λ覆盖200
‑
280 nm。
[0013]一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片的制备方法，包括以下步骤：S1.在基底上表面沉积第一电极膜，刻蚀为传感电极；S2.将基底翻面，上表面沉积第二电极膜，刻蚀为第一驱动电极；S3.在基底上制备第一反射层；S4.准备可移动层，在可移动层的底部制备第二驱动电极和第二反射层；S5.在可移动层的两侧刻蚀形成悬臂梁结构，中间形成支撑梁结构，使第二驱动电极和第二反射层位于支撑梁底部；S6.利用键合工艺，将基底和悬臂梁通过键合层连接，并使第二反射层和第一反射层相对；S7.将量子点悬浮液填充在基底底部，并覆盖传感电极，烘干得到量子点层；S8.在基底底部包覆所述量子点层进行封装，得到底部填充层。
[0014]进一步地，步骤S7中将量子点悬浮液点胶或滴涂后填充在基底底部。
[0015]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：传感芯片直接集成量子点紫外传感与变间隙法布里
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珀罗干涉滤波腔，工艺成本低，集成度高，方便作为微型紫外光谱仪应用于手机、可穿戴便携设备的紧凑空间使用。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例的量子点集成微型紫外光谱传感芯片结构示意图；图2是本专利技术实施例的量子点集成微型紫外光谱传感芯片的剖面结构示意图；图3是本专利技术实施例的量子点集成微型紫外光谱传感芯片的波长可调谐透射光谱。
[0017]图中：101、基底；102、传感电极；103、第一驱动电极；104、第一反射层；105、支承梁；106、悬臂梁；107、键合层；108、量子点层；109、底部填充层；110、第二驱动电极；111、第二反射层；112空气间隙。
具体实施方式
[0018]以下结合实施例对本专利技术作进一步的描述，实施例仅用于对本专利技术进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本专利技术权利要求范围内。
[0019]此外,在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中央”、“中心”、
ꢀ“
上”、“下”、左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0020]实施例1一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片，如图1和图2所示，包括：
基底101，紫外石英材质；两个厚度为200nm的Au传感电极102，间隔设置在所述基底101底部；厚度为1μm的Ga
x
O
y
量子点层108，设置在所述基底101底部，并同时包覆两个传感电极102，量子点层还可以是与Ga
x
O
y
相似的宽禁带半导体，如ZnS、MgZnO或MnO；材质为环氧树脂的底部填充层109，设置在所述基底底部101，并包覆所述量子点层108；两个厚度为200nm的Au第一驱动电极103，间隔设置在所述基底101顶部；第一反射层104，设置在所述基底101顶部，且位于两个第一驱动电极103之间，材质是Al/MgF2；两个键合层107，分别设置在所述基底101顶部的左右两侧；可移动层，材质为超薄石英，所述可移动层的左右两侧为两个悬臂梁106，中间为支承梁105，两个悬臂梁106的固定端分别设置在两侧的键合层107顶部，所述支承梁105同时连接两个悬臂梁106自由端的底部；两个厚度为200nm的Au第二驱动电极110，设置在所述支承梁105的底部；第二反射层111，材质为Al/MgF2，设置在所述支承梁105的底部，位于两个第二驱动电极110之间，且与第一反射层104相对；所述第一反射层104、第二反射层111与之间的空气间隙112构成法布里
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珀罗干涉腔。当驱动电压为0V时，空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片，其特征在于，包括：基底（101）；所述基底（101）底部设有传感电极（102）、量子点层（108）和底部填充层（109），其中量子点层（108）包覆所述传感电极（102），底部填充层（109）包覆所述量子点层（108）；所述基底（101）顶部设有第一反射层（104）和第一驱动电极（103）；与所述第一反射层（104）相对地设有第二反射层（111），所述第二反射层（111）设置在支承梁（105）底部，所述支承梁（105）底部还设有第二驱动电极（110），所述支撑梁（105）与两侧的悬臂梁（106）连接，所述悬臂梁（106）通过键合层（107）与所述基底（101）连接；所述第一反射层（104）、第二反射层（111）与之间的空气间隙（112）构成法布里
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珀罗干涉腔。2.根据权利要求1所述的量子点集成微型紫外光谱传感芯片，其特征在于，所述基底（101）为紫外石英、MaF2、CaF2或Al2O3。3.根据权利要求1所述的量子点集成微型紫外光谱传感芯片，其特征在于，所述传感电极（102）为Au、Ag、Al、Ni、Ti或C电极。4.根据权利要求1所述的量子点集成微型紫外光谱传感芯片，其特征在于，所述量子点层（108）为宽禁带半导体ZnS、MgZnO、MnO或Ga
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。5.根据权利要求1所述的量子点集成微型紫外光谱传感芯片，其特征在于，所述第一反射层（104）和第二反射层（111）为镀有MgF2或CaF2的Al、Au或Ag金属薄膜。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡文剑，杨光灿烂，陈圣杰，黄孟强，刘向，陶治，徐林华，裴世鑫，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：