[发明专利]一种基于RCLED的传感器及其制造方法

说明书

本申请公开了一种基于RCLED的传感器及制造方法，通过将金属孔阵列的微纳米结构阵列置于具有谐振腔的发光二极管表面，发光二极管发光经过谐振腔选模作用，形成具有较高Q值的腔模，同时，较高Q值的腔模与微纳米结构阵列相互作用，需通过外置光源驱动工作，就可以直接用于探测金属纳米孔阵周围折射率的微小变化，从而可以实现便捷的裸眼观测。

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种基于RCLED的传感器。

背景技术

随着微纳米结构技术的发展，基于微纳米结构的表面等离子共振受到广泛关注，因为表面等离子体能够把光局域在金属微纳米结构的表面，使金属表面的场得到极大增强。利用这种特性，可以探测局部折射率的微小变化，而近年来，表面等离子共振传感器主要应用于药物筛选、疾病诊断与环境检测等领域。

随着日益增长的即时检测和个人疾病诊断的需求下，新一代传感器被要求具备高灵敏度，小型化，廉价和快速检测等特点，而传统的传感器一般基于金属薄膜和棱镜耦合设备，存在设备复杂，成本高，便携性差。

为了克服上述问题，研究者提出基于局域等离子共振的折射率传感器，例如基于金属颗粒或其阵列，但是一般通过外置光源，难以实现微型化的集成传感器。

发明内容

本申请提供了一种基于RCLED的传感器及其制造方法，用于解决现有的传感器仍需通过外置光源驱动工作的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于RCLED的传感器，包括谐振腔发光二极管，所述谐振腔发光二极管表面设有微纳米结构阵列；

所述谐振腔发光二极管包括衬底以及设在所述衬底上方的谐振腔与半导体外延层，所述半导体外延层设于所述谐振腔内；

所述微纳米结构阵列包括介质层以及设于所述介质层上的金属孔阵列。

优选地，基于RCLED的传感器还包括第一金属层，所述半导体外延层由下至上依次设有n型导电层、有源区与p型导电层，所述第一金属层与所述n型导电层之间欧姆接触，所述p型导电层上设有第二金属层，所述第二金属层与所述p型导电层之间欧姆接触。

优选地，所述微纳米结构阵列的阵列周期为300～800nm，所述金属孔阵列中的金属孔的半径为60～300nm，所述微纳米结构阵列的金属厚度为20～160nm。

优选地，所述谐振腔由两块上下对应设置的反射镜组成，其中，相对所述衬底较近的所述反射镜的反射率大于相对所述衬底较远的所述反射镜的反射率。

优选地，所述反射镜采用金属反射镜和分布式拉格反射镜中的一种或两种。

优选地，所述介质层采用氮化硅、氧化硅、ITO或其它氧化物或其它氮化物介质材料。

优选地，所述第一金属层与所述第二金属层均采用金、银、铝、铜、铂、钯、镁之一或合金。

另一方面，本申请实施例还提供了一种基于RCLED的传感器的制造方法，包括以下步骤：

S101：在衬底上形成谐振腔；

S102：在所述谐振腔内形成半导体外延层，具体为所述谐振腔内由下至上依次形成n型导电层、有源区与p型导电层；

S103：在所述衬底或所述n型导电层上形成第一金属层，所述第一金属层与所述n型导电层之间导电；

S104：在所述p型导电层上形成第二金属层，所述第二金属层与所述p型导电层之间欧姆接触；

S105：在所述谐振腔上形成微纳米结构阵列，所述微纳米结构阵列包括介质层与设置在所述介质层上的金属孔阵列。