[发明专利]化学品传感器及其形成方法

说明书

各种实施例涉及一种化学品传感器。化学品传感器可包括基板，基板包括第一密封(或隔离)腔以及与第一密封(或隔离)腔分开的第二密封(或隔离)腔。化学品传感器也可包括在第一密封(或隔离)腔中的发射器，发射器配置为发射红外光。化学品传感器还可包括在第二密封(或隔离)腔中的检测器。化学品传感器也可包括波导，波导配置为将红外光从发射器输送到检测器。波导可包括传感部分，传感部分配置为使通过传感部分输送的红外光的特性响应于与传感部分接触的化学实体而改变。检测器可配置为检测(红外光的)特性上的改变。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月12日提交的新加坡申请No.10201708437Y的优先权，其内容通过全文引用结合于此。

技术领域

本公开的各个方面涉及一种化学品传感器。本公开的各个方面涉及一种形成化学品传感器的方法。

背景技术

气体传感技术已经发展了几十年，采用了各种方法，使挥发性气体的传感具有较高的灵敏度和选择性。一种方法是基于使用光学系统精确测量气体的光谱指纹，例如，太赫兹(THz)时域光谱法。然而，由于所需的系统庞大而复杂，这种方法的应用可能有限。事实上，在过去的几十年里，由于其在室内空气质量(IAQ)监测等领域的广泛应用，以及在食品储存、农业、医疗诊断和工业废物等领域的应用，对开发低成本解决方案、小型和可靠的气体传感器的需求不断增加。

另一方面，目前大多数小型化和低成本的商用气体传感器都是基于金属氧化物半导体(例如，氧化锌(ZnO)等)，在多气体传感中受到一些固有的限制，包括灵敏度漂移、寿命短和交叉响应。事实上，一种更强大的解决方案-基于吸收光谱的非色散红外(NDIR)气体传感器，表现出优异的性能，如在多气体环境中减少交叉响应、高灵敏度、小漂移和长寿命时间(长至10年)。图1A是常规的非色散红外(NDIR)气体传感器的原理图。图1B是示出非色散红外(NDIR)气体传感器的工作原理。如图1B所示，诸如灯泡的光源产生红外波。红外波通过要测量的化学实体，在此情况下为二氧化碳(CO₂)气体，其吸收一部分红外波。诸如热电堆的检测器用于检测由二氧化碳气体吸收的红外波的量。

传统的NDIR气体传感器需要制造后封装和复杂的光学装配工艺，可能导致高成本且可能导致尺寸很大。

以前有过利用晶片级集成在单个晶片上制造光源、反应室和光检测器来减小传感器尺寸的尝试。然而，由于光学结构复杂，耦合效率可能较低，这意味着可能需要高功率红外(IR)源。

此外，曾经还提出过一种完全集成的红外气体传感器的概念。虽然这样的设计可以缩小到毫米级，但低光耦合效率和对瞬逝光感知不足的困难是很难克服的。此外，形成传感器的一些关键的制造工艺，包括形成低损耗光子学波导和光源，以及检测系统的集成过程是具有挑战性的。

发明内容

各种实施例涉及化学品传感器。化学品传感器可包括基板，基板包括第一密封(或隔离)腔以及与第一密封(或隔离)腔分开的第二密封(或隔离)腔。化学品传感器也可包括在第一密封(或隔离)腔中的发射器，发射器配置为发射红外光。化学品传感器还可包括在第二密封(或隔离)腔中的检测器。化学品传感器也可包括波导，波导配置为将红外光从发射器输送到检测器。波导可包括传感部分，传感部分配置为使通过传感部分输送的红外光的特性响应于与传感部分接触的化学实体而改变。检测器可配置为检测(红外光的)特性上的改变。