[发明专利]一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片及其制备方法

说明书

本发明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‑珀罗干涉腔。本发明还提供了上述芯片的制备方法。本发明的传感芯片直接集成量子点紫外传感与变间隙法布里‑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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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200-280nm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。

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。

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片，本发明的另一目的是提供该芯片的制备方法。

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。

进一步地，所述基底为紫外石英、MaF₂、CaF₂或Al₂O₃。

进一步地，所述传感电极为Au、Ag、Al、Ni、Ti或C电极。

进一步地，所述量子点层为宽禁带半导体ZnS、MgZnO、MnO或Ga_xO_y。

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。

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。

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。

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：