【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱分析，具体涉及一种基于光电二极管阵列的光谱仪及其制备和测试方法。
技术介绍
1、光谱仪(spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线。阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光)，但若通过光谱仪将阳光分解，按波长排列，可见光只占光谱中很小的范围，其余都是肉眼无法分辨的光谱，如红外线、微波、紫外线、x射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影，或电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。
2、现有技术中，传统的光谱仪结构因为光谱需要涉及的结构较多，通常体积做的很大、或者体积较小但成像像素较低，这大大限制了光谱成像仪的应用领域和应用范围。
技术实现思路
1、本专利技术基于现有技术中近红外光谱成像仪体积大、不易携带、适用性不强的技术问题，提供了一种基于光电二极管阵列的光谱仪及其制备和测试方法，具有体积小、适用性强、入射光敏感度高等优点。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于光电二极管阵列的光谱仪，包括：阵列分布的光电二极管，不同光电二极管具有不同的光谱响应特征曲线。
3、具体的，本专利技术的首要构思在于使光电二极管阵列中不同光电二极管具备不同的光谱响应特征曲线，实现对光谱较宽波段的全面响应，从而达成缩减光谱仪体积大小、扩展光谱仪的应用场景的目的。
4、进一步的，所述光电二极管包括吸光层；不同光电二极管的吸光层的光谱吸收
5、具体的，本专利技术的又一构思在于，利用吸光层具备不同的光谱吸收截止边，实现光谱仪对宽波段光谱的响应。
6、可以理解的是，从微观来看，不同的光电二极管可以看作一个独立的个体，每个独立个体因为吸光层的不同，而具备不同的光谱吸收截止边。而从宏观来看，所有光电二极管的光谱吸收截止边组成的阵列，实现对光谱波段的覆盖。
7、进一步的，所述光电二极管还包括：p型层和n型层，所述吸光层设置于p型层和n型层之间。
8、具体的，针对独立的光电二极管个体而言，吸光层设置于p型层和n型层之间，组成光电二极管的基本结构。
9、进一步的，不同光电二极管的p型层和n型层采用一体成型工艺制备。
10、具体的，本专利技术的另一构思在于通过光电二极管结构的简化，降低光谱仪的制备难度。
11、可以理解的是，虽然p型层和n型层之间采用了一体成型技术，在宏观上成为整体，但p型层和n型层用于形成电子流通的通道。而此时，基于吸光层独立设置的情况下，电子将从p型层，经吸光层后，进入n型层，从而不会造成电子串扰。在实际应用过程中，p型层和n型层为一体成型，但基于不同吸光层的阵列结构，仍可认为是阵列分布的光电二极管。
12、在一些实施例，光谱响应特征峰的覆盖范围为400nm-2000nm。
13、在一些实施例，所述吸光层为量子点材料或钙钛矿材料的任一种；
14、量子点材料至少包括：cds量子点、cdsxse1-x量子点、cdse量子点、pbs量子、cdte量子点；
15、钙钛矿材料至少包括：mapbixbrycl3-x-y、fapbixbrycl3-x、cspbixbrycl3-x-y，其中，x∈[0,3]，y∈[0,3]，x-y∈[0,3]。
16、具体的，本专利技术的吸光层采用了量子点材料和钙钛矿材料，由于量子点材料或钙钛矿材料的具备可低温打印的特性，同时两者尺寸小，适宜于进行打印，而不破坏p型层和n型层的结构，可以有效降低整个光谱仪的体积大小，使得本专利技术提供的光谱仪更加便携。
17、值得说明的是，无论光谱仪采用光电二极管阵列的单个拼合，还是采用一体成型工艺共用整层p型层和n型层，由于吸光层属于独立打印，电子移动时基本不产生串扰，具有光谱仪成像性能好的优点。
18、进一步的，不同光电二极管的吸光层根据其对应的光谱吸收截止边，选用对应材质或对应尺寸规格的量子点材料，和/或，对应组分的钙钛矿材料。
19、具体的，在光电二极管阵列成型时，可以采用单一的量子点材料实现不同光电二极管阵列的吸光层的制备，也可以采用单一的钙钛矿材料实现不同光电二极管阵列的吸光层的制备，还可以采用量子点材料和钙钛矿材料的混合使用实现不同光电二极管阵列吸光层的制备。在不同光电二极管的吸光层材料的选用过程根据具体材质和具体规格量子点材料，或，具体组分钙钛矿材料，对对应光谱波段响应的灵敏度或准确度选取合适的打印材料。
20、在一些实施例，不同光电二极管对应吸光层的光谱吸收截止边截止波长的间隔≤10nm。
21、第二方面，本专利技术提供了一种基于光电二极管阵列的光谱仪的制备方法，至少包括以下步骤：
22、s1、在电极制备p型层，然后在p型层上制备光谱吸收截止边不同的吸光层；
23、s2、在吸光层上制备n型层；
24、s3、在n型层上溅射顶电极。
25、具体的，为了对应实现本专利技术第一方面提供的任一实施例的具体制备实现，本专利技术相应提供了一种基于光电二极管阵列的光谱仪的制备方法。首先，本专利技术现在电极上制备p型层，然后在p型层上制备具有不同光谱吸收截止边的吸光层，最后在吸光层上制备n型层，在n型层上制备顶电极。
26、在一些可能的实施例，p型层和n型层采用一体成型工艺整体制备。
27、进一步的，不同光电二极管的吸光层通过打印的方式分别进行打印。
28、进一步的，述吸光层为量子点材料或钙钛矿材料的任一种；量子点材料至少包括：cds量子点、cdsxse1-x量子点、cdse量子点、pbs量子、cdte量子点；钙钛矿材料至少包括：mapbixbrycl3-x-y、fapbixbrycl3-x、cspbixbrycl3-x-y，其中，x∈[0,3]，y∈[0,3]，x-y∈[0,3]。
29、值得说明的是，传统吸光层由于涂敷时需要高温，无法在硅基材料上直接进行制备，从而导致其存在技术壁垒。而量子点材料和钙钛矿材料由于低温涂敷的特性，可直接用于在整体p型层上制备。
30、进一步的，一体化p型层上，通过刻蚀有打印材料的定位陷坑，易于量子点材料和钙钛矿材料的定位涂敷，不产生相互干扰。
31、在一些实施例，不同光电二极管的吸光层根据其对应的光谱吸收截止边，选用对应材质或对应尺寸规格的量子点材料，和/或，对应组分的钙钛矿材料。
32、第三方面，本专利技术提供了一种基于光电二极管阵列的光谱仪的测试方法，至少包括以下步骤：
33、s4、通过单色光入射进入一种基于光电二极管阵列的光谱仪，获取探测信号值，从而得到光谱相应编码信息；
34、s5、根据得到的光谱编码信息，对入射的单色光进行算法重构，算法重构的方法包括：
35、设光谱仪的每个光电二极管的信号强度为ij(j＝1，2，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，包括：阵列分布的光电二极管，不同光电二极管具有不同的光谱响应特征曲线。
2.如权利要求1所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，所述光电二极管包括吸光层；
3.如权利要求2所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，所述光电二极管包括：p型层和n型层，所述吸光层设置于p型层和n型层之间。
4.如权利要求3所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，不同光电二极管的p型层和n型层采用一体成型工艺制备。
5.如权利要求2所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，光谱响应特征峰的覆盖范围为400nm-2500nm。
6.如权利要求2所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，所述吸光层为量子点材料或钙钛矿材料的任一种；
7.如权利要求6所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，不同光电二极管的吸光层根据其对应的光谱响应特征，选用对应材质或对应尺寸规格的量子点材料，和/或，对应组分的钙钛矿材料。
8.如权利要求2所述一种基于光
9.一种基于光电二极管阵列的光谱仪的制备方法，用于制备如权利要求1-8任一项所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，至少包括以下步骤：
10.一种基于光电二极管阵列的光谱仪的测试方法，用于初始化如权利要求1-8任一项所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，至少包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，包括：阵列分布的光电二极管，不同光电二极管具有不同的光谱响应特征曲线。
2.如权利要求1所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，所述光电二极管包括吸光层；
3.如权利要求2所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，所述光电二极管包括：p型层和n型层，所述吸光层设置于p型层和n型层之间。
4.如权利要求3所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，不同光电二极管的p型层和n型层采用一体成型工艺制备。
5.如权利要求2所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特征在于，光谱响应特征峰的覆盖范围为400nm-2500nm。
6.如权利要求2所述一种基于光电二极管阵列的光谱仪，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建兵，杨扬，张涵秋，马雯凯，薛谦，张道礼，高亮，唐江，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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