CN106979800A - 光和气体复合探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光和气体复合探测器，包括多孔氧化锡层作为气体探测部分的气体传感层，在光探测部分采用硫化镉层和成分渐变的铜铟镓硒硫层，将气体传感器和光电传感器集成于同一衬底上，并且在衬底上同时形成探测电路，这样使得一个传感器能够同时探测气体和光电流，并且设计了一个新的结构，同时采用硫化镉层和成分渐变的铜铟镓硒硫层，提升了光探测的效果，提供了一种新颖的光和气体复合探测器。

Description

光和气体复合探测器
技术领域
本发明涉及一种传感器，具体涉及一种光和气体复合探测器。
背景技术
气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器，目前已有的气体传感器种类繁多，按所用气敏材料及其气敏特性不同，可分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式等。光电探测技术在紫外线辐射检测、环境监测、化学成分分析、污水检测与处理、灾害预警、食品卫生、医疗健康、无线加密通信等方面具有广泛的应用。由于宽禁带半导体(WBG，如氮化镓、碳化硅、氧化锌等)具有不吸收可见光的特性，在紫外探测领域得到广泛的关注，并展开了大量的研究与应用。然而，目前制备大面积高质量单晶WBG材料的工艺复杂且还未完全成熟，材料表面存在大量缺陷态，导致光电传感器响应时间较低。另一方面，制备大面积高质量单晶硅的工艺则已经非常成熟，半导体硅在可见光探测领域是最理想的材料之一，也是紫外光电传感的常用材料。
但是目前市场上很少有集成在一个基板上，同时能够探测气体和光的探测器，通常都是将分别探测气体和探测光电的探测器进行组合而进行检测气体和光，这样导致了探测器的集成度不高，使用成本增加的问题。
发明内容
本发明提供一种在一个基板上同时集成光探测部分和气体探测部分的探测器，是一种光和气体复合探测器，包含：
α-氧化铝基板；
所述α-氧化铝基板分为三部分：第一部分、第二部分和第三部分，并按顺序依次排列，其中所述第一部分中具有梯形凹槽，梯形凹槽的开口上形成有多孔氧化锡层，架设在凹槽上方，并且延伸至第二部分；
所述第二部分上形成有第一金属层，所述第一金属层同时覆盖延伸至第二部分的多孔氧化锡层，所述金属层上形成有硫化镉层，所述硫化镉层上还形成有铜铟镓硒硫层，所述铜铟镓硒硫层上形成有透明导电氧化物层；
所述第三部分上形成有选择电路，所述选择电路包括至少三个电极，其中一个电极连接至所述金属层，第二个电极连接至所述透明导电氧化物层，第三个电极所述多孔氧化锡层的未延伸至第二部分的一侧；
所述多孔氧化锡层为多层结构，所述多层结构中每层的孔结构的孔隙从下至上逐渐变大。
进一步地，所述多层结构层数为三层，最上层的孔隙范围是200-300微米。
进一步地，所述多孔氧化锡层是先将所述梯形凹槽用光刻胶填充，然后在光刻胶上通过PS微球先形成模板，然后蒸镀氧化锡层，再去除PS微球形成多孔氧化锡层，然后在去除填充凹槽的光刻胶。
进一步地，重复形成模板-材料蒸镀-去除PS微球步骤增加多孔层的厚度。
进一步地，所述PS微球粒径范围是60-300微米。
进一步地，所述梯形凹槽为一长条，并且两端留有不被所述多孔氧化锡层覆盖的孔洞。
进一步地，所述孔洞的面积比例为所述梯形凹槽开口面积的1/8-1/12。
进一步地，所述铜铟镓硒硫层中成分配比化学式如下：CuInGa(SxSe1-x)2，其中x的数值在所述铜铟镓硒硫层中从上至下逐渐减少。
本发明的有益效果在于：本发明将气体传感器和光电传感器集成于同一衬底上，并且在衬底上同时形成探测电路，这样使得一个传感器能够同时探测气体和光电流，并且设计了一个新的结构，同时采用硫化镉层和成分渐变的铜铟镓硒硫层，提升了光探测的效果，提供了一种新颖的光和气体复合探测器。
附图说明
图1为本发明光和气体复合探测器的俯视图；
图2为图1中光和气体复合探测器A-A截面示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1、图2，本发明提供一种光和气体复合探测器，其特征在于，包含：
α-氧化铝基板1；
所述α-氧化铝基板1分为三部分：第一部分2、第二部分3和第三部分4，并按顺序依次排列，其中所述第一部分2中具有梯形凹槽5，梯形凹槽5的开口上形成有多孔氧化锡层6，架设在凹槽上方，并且延伸至第二部分3；
所述第二部分3上形成有第一金属层7，所述第一金属层7同时覆盖延伸至第二部分3的多孔氧化锡层6，所述金属层7上形成有硫化镉层8，所述硫化镉层8上还形成有铜铟镓硒硫层9，所述铜铟镓硒硫层9上形成有透明导电氧化物层10；
所述第三部分4上形成有选择电路(探测电路未在图中示出)，所述选择电路包括至少三个电极(电极连接方式未在图中示出)，其中一个电极连接至所述金属层7，第二个电极连接至所述透明导电氧化物层10，第三个电极所述多孔氧化锡层6的未延伸至第二部分3的一侧；
所述多孔氧化锡层6为多层结构，所述多层结构中每层的孔结构的孔隙从下至上逐渐变大。
进一步地，所述多层结构层数为三层，最上层的孔隙范围是200-300微米。
进一步地，所述多孔氧化锡层6是先将所述梯形凹槽5用光刻胶填充，然后在光刻胶上通过PS微球先形成模板，然后蒸镀氧化锡层，再去除PS微球形成多孔氧化锡层6，然后在去除填充凹槽的光刻胶。
进一步地，重复形成模板-材料蒸镀-去除PS微球步骤增加多孔层的厚度。
进一步地，所述PS微球粒径范围是60-300微米。
进一步地，所述梯形凹槽5为一长条，并且两端留有不被所述多孔氧化锡层6覆盖的孔洞。
进一步地，所述孔洞的面积比例为所述梯形凹槽5开口面积的1/8-1/12。
进一步地，所述铜铟镓硒硫层9中成分配比化学式如下：CuInGa(SxSe1-x)2，其中x的数值在所述铜铟镓硒硫层9中从上至下逐渐减少。
本发明提供了一种光和气体复合探测器，包括多孔氧化锡层作为气体探测部分的气体传感层，在光探测部分采用硫化镉层和成分渐变的铜铟镓硒硫层，将气体传感器和光电传感器集成于同一衬底上，并且在衬底上同时形成探测电路，这样使得一个传感器能够同时探测气体和光电流，并且设计了一个新的结构，同时采用硫化镉层和成分渐变的铜铟镓硒硫层，提升了光探测的效果，提供了一种新颖的光和气体复合探测器。
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光和气体复合探测器，其特征在于，包含：
α-氧化铝基板；
所述α-氧化铝基板分为三部分：第一部分、第二部分和第三部分，并按顺序依次排列，其中所述第一部分中具有梯形凹槽，梯形凹槽的开口上形成有多孔氧化锡层，架设在凹槽上方，并且延伸至第二部分；
所述第二部分上形成有第一金属层，所述第一金属层同时覆盖延伸至第二部分的多孔氧化锡层，所述金属层上形成有硫化镉层，所述硫化镉层上还形成有铜铟镓硒硫层，所述铜铟镓硒硫层上形成有透明导电氧化物层；
所述第三部分上形成有选择电路，所述选择电路包括至少三个电极，其中一个电极连接至所述金属层，第二个电极连接至所述透明导电氧化物层，第三个电极所述多孔氧化锡层的未延伸至第二部分的一侧；
所述多孔氧化锡层为多层结构，所述多层结构中每层的孔结构的孔隙从下至上逐渐变大。
2.如权利要求1所述的光和气体复合探测器，其特征在于，所述多层结构层数为三层，最上层的孔隙范围是200-300微米。
3.如权利要求2所述的光和气体复合探测器，其特征在于，所述多孔氧化锡层是先将所述梯形凹槽用光刻胶填充，然后在光刻胶上通过PS微球先形成模板，然后蒸镀氧化锡层，再去除PS微球形成多孔氧化锡层，然后在去除填充凹槽的光刻胶。
4.如权利要求3所述的光和气体复合探测器，其特征在于，重复形成模板-材料蒸镀-去除PS微球步骤增加多孔层的厚度。
5.如权利要求4所述的光和气体复合探测器，其特征在于，所述PS微球粒径范围是60-300微米。
6.如权利要求1所述的光和气体复合探测器，所述梯形凹槽为一长条，并且两端留有不被所述多孔氧化锡层覆盖的孔洞。
7.如权利要求6所述的光和气体复合探测器，其特征在于，所述孔洞的面积比例为所述梯形凹槽开口面积的1/8-1/12。
8.如权利要求1所述的光和气体复合探测器，其特征在于，所述铜铟镓硒硫层中成分配比化学式如下：CuInGa(SxSe1-x)2，其中x的数值在所述铜铟镓硒硫层中从上至下逐渐减少。
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