[發(fā)明專利]一種基于RCLED的傳感器及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010849279.6
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN114076739B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文杰;劉怡俊;卓青霞
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/01;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 沈闖

本申請公開了一種基于RCLED的傳感器及制造方法，通過將金屬孔陣列的微納米結(jié)構(gòu)陣列置于具有諧振腔的發(fā)光二極管表面，發(fā)光二極管發(fā)光經(jīng)過諧振腔選模作用，形成具有較高Q值的腔模，同時，較高Q值的腔模與微納米結(jié)構(gòu)陣列相互作用，需通過外置光源驅(qū)動工作，就可以直接用于探測金屬納米孔陣周圍折射率的微小變化，從而可以實(shí)現(xiàn)便捷的裸眼觀測。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RCLED的傳感器。

背景技術(shù)

隨著微納米結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，基于微納米結(jié)構(gòu)的表面等離子共振受到廣泛關(guān)注，因?yàn)楸砻娴入x子體能夠把光局域在金屬微納米結(jié)構(gòu)的表面，使金屬表面的場得到極大增強(qiáng)。利用這種特性，可以探測局部折射率的微小變化，而近年來，表面等離子共振傳感器主要應(yīng)用于藥物篩選、疾病診斷與環(huán)境檢測等領(lǐng)域。

隨著日益增長的即時檢測和個人疾病診斷的需求下，新一代傳感器被要求具備高靈敏度，小型化，廉價和快速檢測等特點(diǎn)，而傳統(tǒng)的傳感器一般基于金屬薄膜和棱鏡耦合設(shè)備，存在設(shè)備復(fù)雜，成本高，便攜性差。

為了克服上述問題，研究者提出基于局域等離子共振的折射率傳感器，例如基于金屬顆粒或其陣列，但是一般通過外置光源，難以實(shí)現(xiàn)微型化的集成傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N基于RCLED的傳感器及其制造方法，用于解決現(xiàn)有的傳感器仍需通過外置光源驅(qū)動工作的技術(shù)問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種基于RCLED的傳感器，包括諧振腔發(fā)光二極管，所述諧振腔發(fā)光二極管表面設(shè)有微納米結(jié)構(gòu)陣列；

所述諧振腔發(fā)光二極管包括襯底以及設(shè)在所述襯底上方的諧振腔與半導(dǎo)體外延層，所述半導(dǎo)體外延層設(shè)于所述諧振腔內(nèi)；

所述微納米結(jié)構(gòu)陣列包括介質(zhì)層以及設(shè)于所述介質(zhì)層上的金屬孔陣列。

優(yōu)選地，基于RCLED的傳感器還包括第一金屬層，所述半導(dǎo)體外延層由下至上依次設(shè)有n型導(dǎo)電層、有源區(qū)與p型導(dǎo)電層，所述第一金屬層與所述n型導(dǎo)電層之間歐姆接觸，所述p型導(dǎo)電層上設(shè)有第二金屬層，所述第二金屬層與所述p型導(dǎo)電層之間歐姆接觸。

優(yōu)選地，所述微納米結(jié)構(gòu)陣列的陣列周期為300～800nm，所述金屬孔陣列中的金屬孔的半徑為60～300nm，所述微納米結(jié)構(gòu)陣列的金屬厚度為20～160nm。

優(yōu)選地，所述諧振腔由兩塊上下對應(yīng)設(shè)置的反射鏡組成，其中，相對所述襯底較近的所述反射鏡的反射率大于相對所述襯底較遠(yuǎn)的所述反射鏡的反射率。

優(yōu)選地，所述反射鏡采用金屬反射鏡和分布式拉格反射鏡中的一種或兩種。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)層采用氮化硅、氧化硅、ITO或其它氧化物或其它氮化物介質(zhì)材料。

優(yōu)選地，所述第一金屬層與所述第二金屬層均采用金、銀、鋁、銅、鉑、鈀、鎂之一或合金。

另一方面，本申請實(shí)施例還提供了一種基于RCLED的傳感器的制造方法，包括以下步驟：

S101：在襯底上形成諧振腔；

S102：在所述諧振腔內(nèi)形成半導(dǎo)體外延層，具體為所述諧振腔內(nèi)由下至上依次形成n型導(dǎo)電層、有源區(qū)與p型導(dǎo)電層；

S103：在所述襯底或所述n型導(dǎo)電層上形成第一金屬層，所述第一金屬層與所述n型導(dǎo)電層之間導(dǎo)電；

S104：在所述p型導(dǎo)電層上形成第二金屬層，所述第二金屬層與所述p型導(dǎo)電層之間歐姆接觸；

S105：在所述諧振腔上形成微納米結(jié)構(gòu)陣列，所述微納米結(jié)構(gòu)陣列包括介質(zhì)層與設(shè)置在所述介質(zhì)層上的金屬孔陣列。