[發明專利]一種電信號直接讀出的光學傳感裝置及其制備方法

在審

• 申請號: 202110166204.2
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112816443A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 吳紹龍;于逸凡;李劉晶;盧文祥;秦琳玲;張程;李孝峰
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552;G01N21/01
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 王利斌

1.一種電信號直接讀出的光學傳感裝置，其特征在于包括：激發光源、傳感芯片、流通池、對電極；傳感芯片設置于流通池中，其中傳感芯片包括：金屬基底層，以及依次設置于金屬基底層上的半導體薄膜層、周期性金屬納米結構陣列層；流通池用于盛放待測物，流通池上設置有待測物輸入管道、待測物排出管道、透明窗口；所述金屬基底層上設置傳感芯片引線端；所述對電極設置于透明窗口與傳感芯片之間，且對電極上設置有對電極引線端；傳感芯片引線端和對電極引線端之間接入數字源表或電流表；激發光源發出的光入射至透明窗口。

2.根據權利要求1所述的一種電信號直接讀出的光學傳感裝置，其特征在于：周期性金屬納米結構陣列層與半導體薄膜層形成肖特基接觸，對應的勢壘高度小于等離子體共振波長對應光子能量。

3.根據權利要求1所述的一種電信號直接讀出的光學傳感裝置，其特征在于：周期性金屬納米結構陣列層的周期為300～2000nm、寬度為周期的20％～90％。

4.根據權利要求1所述的一種電信號直接讀出的光學傳感裝置，其特征在于：周期性金屬納米結構陣列層材質為金、銀、鈀、過渡金屬氮化物的一種。

5.根據權利要求1所述的一種電信號直接讀出的光學傳感裝置，其特征在于：半導體薄膜層為n型半導體，材質為氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎂、氟化鋰中的一種。

6.根據權利要求1所述的一種電信號直接讀出的光學傳感裝置，其特征在于：半導體薄膜層為p型半導體，材質為氧化鎳、氧化鉬、氧化釩中的一種。

7.根據權利要求1所述的一種電信號直接讀出的光學傳感裝置，其特征在于：金屬基底層包括：拋光的金屬基片，沉積的金屬薄膜。

8.根據權利要求1所述的一種電信號直接讀出的光學傳感裝置，其特征在于，金屬基底層的材質的選擇依據為：金屬基底層與半導體薄膜層形成的接觸勢壘最小。

9.根據權利要求1所述的一種電信號直接讀出的光學傳感裝置，其特征在于，對電極為鉑絲電極。

10.一種電信號直接讀出的光學傳感裝置的制備方法，其特征在于：

1)在金屬基底層上沉積半導體薄膜層；

2)在半導體薄膜層通過光刻工藝得到周期性納米結構圖案化的光刻膠；

3)在圖案化光刻膠上沉積金屬薄膜，通過剝離工藝得到光刻膠圖案的反結構，即周期性金屬納米結構陣列層；

4)在金屬基底層上焊接傳感芯片引線端，得到由周期性金屬納米結構陣列層、半導體薄膜層和金屬基底層組成的傳感芯片；

5)制作流通池，并在其正面中央設置一個透明窗口，使得窗口面積大于所采用激發光源光斑面積；

6)將傳感芯片置入流通池，并使得周期性金屬納米結構陣列層處于透明窗口的正下方；

7)在流通池內部、傳感芯片的上方放置一個對電極，并在對電極上設置對電極引線端；

8)在流通池透明窗口的邊緣，設置兩個對立的圓孔，分別焊接上細管，用作待測物質輸入管道與待測物排出管道；

9)在傳感芯片引線端和對電極引線端之間接入數字源表或電流表；

10)設置激發光源，將光斑耦合或直接照射至流通池的透明窗口。