[实用新型]一种集成LED光源的表面量子点湿度传感器

说明书

本实用新型公开了一种集成LED光源的表面量子点湿度传感器，包括：GaAs衬底上面设置的LED光源层；所述LED光源层上设置的GaAs层；所述GaAs层上设置的表面量子点湿度传感层；所述表面量子点湿度传感层包括：在所述GaAs层表面上从下到上依次沉积的n型GaAs缓冲层、N层InGaAs掩埋量子点层和InGaAs表面量子点层；在所述InGaAs表面量子点层的上表面一端、第一台阶的上表面及两侧、第二台阶的上表面及两侧、第三台阶的上表面及两侧，设置有钝化层；在钝化层上设置有四个引线孔，并在四个所述引线孔中分别设置有传感上电极、传感下电极、LED上电极和LED下电极。

技术领域

本实用新型属于半导体光电子器件领域，具体涉及一种集成LED光源的表面量子点湿度传感器。

背景技术

随着“互联网+”和“中国制造2025”战略的推进，各种系统的自动化程度和复杂性迅速增加，需要获取的信息量也越来越大，这对传感器的精度和灵敏度的要求越来越高。传统传感器因其功能差、体积大，已很难满足要求。因此，向微型化、智能化、集成化方向发展已成为传感器技术的必然发展趋势。

所以，寻找一种能与硅半导体集成工艺兼容的敏感材料就成为当务之急，尤其是在气敏领域，寻找能够实现气敏探测的同时与硅半导体集成工艺兼容的材料尤为重要。

量子点材料，如CdSe、ZnS、CdS等作为敏感材料已经广泛应用于构建气敏传感器、生物传感器、离子传感器等，但是这些量子点材料不能实现与现有硅基集成电路和光电子器件的集成，限制了其在集成化方面的应用。目前在光电子集成方面广泛使用的量子点材料是III-V族量子点，如InGaAs、InP等，已经广泛应用于激光器、太阳能电池以及红外探测器等。

InAs、InP、InGaAs等表面量子点材料是去掉了量子点表面覆盖层，而将量子点直接裸露在空气中而形成的。表面量子点的表面存在大量的悬挂键，形成表面态。水分子很容易被表面态吸附，抑制了表面态的非辐射复合，进而可增强表面量子点的光致发光强度和电学特性。目前已有文献报道采用InGaAs或者InP表面量子点来实现对水分子或极性气体分子的探测，证明了表面量子点可以用于气敏探测领域。

但是，目前采用表面量子点实现湿度或者气敏传感还存在如下困难：

(1)需要有配套的激发光源、光学探测器、光谱仪等来实现光信号的激发和测量，这大大增加了传感器的复杂程度，导致其成本较高。

(2)若不采用激发光源激发光信号实现传感测量，而采用直接测量材料的电导率的变化，则存在灵敏度较低，精度较差的问题。

(3)单层量子点较薄，一般只有几个纳米到几十个纳米，在这么薄的材料上下表面制作电极来实现传感测量还存在着电极制作困难的问题。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种集成LED光源的表面量子点湿度传感器，能够将LED光源与传感器集成在一个芯片上，便于利用现有的光电子器件工艺一次制作完成，降低了制作成本。

本实用新型提供一种集成LED光源的表面量子点湿度传感器，包括：

GaAs衬底上面设置的LED光源层；所述LED光源层包括：在GaAs衬底01上从下到上依次沉积的n型AlGaInP下限制层02、AlGaInP多量子阱层03、p型AlGaInP上限制层04和p型GaP电流扩展层05；

所述LED光源层上设置的GaAs层；

所述GaAs层上设置的表面量子点湿度传感层；所述表面量子点湿度传感层包括：在所述GaAs层06表面上从下到上依次沉积的n型GaAs缓冲层07、N层InGaAs掩埋量子点层08和InGaAs表面量子点层14；N大于或者等于1的正整数；且在所述n型GaAs缓冲层07上形成有第一台阶；在所述p型GaP电流扩展层05上形成有第二台阶；在所述n型A1GaInP下限制层02上形成有第三台阶；