CN109709069A - 气体传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体传感器及其制备方法，该气体传感器包括：SOI基片，包含底层硅、埋氧层和顶层硅，其中，顶层硅上制作有脊形光波导芯区结构，该脊形光波导芯区结构包括：依次连接的模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅，以及一微环谐振腔，该微环谐振腔位于模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅形成的直线一侧，与直波导位置对应且耦合连接，可与直波导进行光谐振耦合；气体传感上包层，位于一谐振耦合区域，该谐振耦合区域覆盖于直波导与微环谐振腔上方；以及绝缘上包层，覆盖于SOI基片上方除谐振耦合区域之外的区域。该气体传感器具有微型化、高灵敏度、响应速度快、不易受电磁干扰、制备工艺与CMOS工艺兼容、以及易于制备和集成的综合性能。

Description

气体传感器及其制备方法

技术领域

本公开属于光学领域和微纳系统领域，涉及一种气体传感器及其制备方法，特别地，涉及一种一氧化碳传感器及其制备方法。

背景技术

一氧化碳是一种无色、无味不易觉察的有毒气体，在人体血液中血红蛋白与一氧化碳的结合能力比氧气的结合能力高200多倍。人体一旦长时间接触到过量的一氧化碳气体往往难以自救。因此，借助高灵敏度的传感器对一氧化碳实时检测显得非常重要。

传统的一氧化碳气体传感器主要有电容、电阻式和表面声波式，这些传感器都存在体积大、成本高、响应速率慢、灵敏度低、易受外界电磁场干扰等缺点。近年来，对于小型化、高精度、低成本的一氧化碳气体传感器的市场需求越来越高。

现有的气体传感器存在品质因数和传感器尺寸大小之间的矛盾，品质因数较高的传感器对应的尺寸较大，而体积小的传感器存在灵敏度较低、易受外界电磁场干扰、或者响应速度慢等问题。

因此，有必要提出一种能够同时实现微型化、高灵敏度、响应速度快且不易受外界电磁场干扰的气体传感器件，保证微型化、高灵敏度和高稳定性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种气体传感器及其制备方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种气体传感器，包括：SOI基片，包含底层硅、埋氧层和顶层硅，其中，顶层硅上制作有脊形光波导芯区结构，该脊形光波导芯区结构包括：依次连接的模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅，以及一微环谐振腔，该微环谐振腔位于模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅形成的直线一侧，与直波导位置对应且耦合连接，可与直波导进行光谐振耦合；气体传感上包层，位于一谐振耦合区域，该谐振耦合区域覆盖于直波导与微环谐振腔上方；以及绝缘上包层，覆盖于SOI基片上方除谐振耦合区域之外的区域。

在本公开的一些实施例中，SOI基片中埋氧层的厚度大于或等于2μm：和/或，绝缘上包层的材料为B、P或B、Ge掺杂的二氧化硅；和/或，该气体传感器的尺寸为微米级。

在本公开的一些实施例中，气体传感上包层的材料为氧化锌纳米线，该氧化锌纳米线是利用阴影效应，通过电子束倾斜蒸发的工艺制备得到的。

在本公开的一些实施例中，布拉格反射光栅通过周期性改变波导宽度来实现，其反射中心波长位于1.55μm处，反射带宽至少大于微环谐振腔的自由谱范围。

在本公开的一些实施例中，布拉格反射光栅右侧端面镀有一层增反膜。

在本公开的一些实施例中，模斑转换器为一宽度渐变增大的波导，光入射端为窄波导端，与光纤相连，光出射端为宽波导端，与直波导尺寸匹配，通过宽度渐变实现直波导与光纤的高效耦合。

在本公开的一些实施例中，直波导与微环谐振腔进行耦合连接处的波导结构为直波导或者弯曲波导结构，以减小耦合失配因子，降低倏逝波耦合器的插入损耗。

在本公开的一些实施例中，光通过模斑转换器耦合进入直波导中，并在微环谐振腔中发生谐振，经过微环谐振腔谐振后输出的光入射至布拉格反射光栅，经布拉格反射光栅反射后的光再次通过直波导耦合进入微环谐振腔并输出，气体传感上包层吸附待测气体之后，折射率发生变化，使得微环谐振腔的谐振频率发生变化，实现传感；

特别地，该气体传感器为一氧化碳气体传感器。

根据本公开的另一个方面，提供了一种本公开提到的任一种气体传感器的制备方法，包括：在SOI基片的顶层硅上制作脊形光波导芯区结构，该脊形光波导芯区结构包括：依次连接的模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅，以及一微环谐振腔，该微环谐振腔位于所述模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅形成的直线一侧，与直波导位置对应，可与所述直波导进行光谐振耦合；在SOI基片上沉积绝缘上包层材料，并利用图形化工艺在绝缘上包层材料上制作谐振耦合区域，该谐振耦合区域覆盖于所述直波导与微环谐振腔上方，并刻蚀掉该谐振耦合区域的绝缘上包层材料；以及在谐振耦合区域内制作气体传感上包层。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的气体传感器及其制备方法，具有以下有益效果：

(1)借助于微腔光学谐振效应，在气体传感器SOI基片的顶层硅中制作脊形光波导芯区结构，该脊形光波导芯区结构用于光传播和谐振，微环谐振腔上方的气体传感上包层的光学特性会受到外界气体的影响，从而影响微环谐振腔的谐振特性，借此来实现气体传感，比如：气体传感上包层吸附待测气体之后，折射率发生变化，使得微环谐振腔的谐振频率发生变化，从而实现气体传感；

(2)布拉格反射光栅的引入，使得激光两次经过微环谐振腔，微环谐振腔的品质因数得到了较高的提升，使得传感器的灵敏度也得到了较高提升，这一工作对各种基于微环谐振腔的传感器件都具有启发意义；

(3)通过借助于阴影效应蒸发制备ZnO纳米线结构有很高的比表面积，相较于传统的薄膜式敏感元件提高了器件敏感元件的灵敏度；其次，选用ZnO纳米线气体传感上包层来用于一氧化碳气体传感，具有极高的灵敏度，以及较快的响应时间和回复速率；

(4)本公开的气体传感器(比如一氧化碳气体传感器)具有微米级尺寸，大大减小了该类传感器的尺寸范围，为未来各类型气体传感器的集成化、小型化打下了坚实的基础；

(5)受益于所采用的微环谐振腔的传输特性，使得该气体传感器不受电磁干扰，适应各种恶劣的工作环境；

(6)该气体传感器的制备工艺能够与CMOS工艺兼容，易于制备和集成，可大规模生产降低成本。

附图说明

图1为根据本公开一实施例所示的气体传感器的俯视结构示意图。

图2为如图1所示的气体传感器沿着A-A线剖开之后对应的剖面结构示意图。

图3为根据本公开一实施例所示的气体传感器的制备方法流程图。

图4A和图4B分别为图3所示的制备方法中各步骤对应形成的结构示意图。

图4A为在SOI基片的顶层硅上制作得到脊形光波导芯区结构的立体示意图。

图4B为在SOI基片上刻蚀掉该谐振耦合区域的绝缘上包层材料后器件结构的俯视图。

【符号说明】

1-底层硅； 2-埋氧层；

3-顶层硅；

301-模斑转换器； 302-直波导；

303-微环谐振腔； 304-布拉格反射光栅；

4-绝缘上包层； 5-气体传感上包层。

具体实施方式

光波导微环谐振腔具有独特的传输谱线。当激光频率满足微环谐振条件时，该频率光将被约束在腔内并一直沿圆环传播下去。光波导微环谐振腔较高的品质因数和小体积优势为小型化高灵敏度传感器提供了可能。然而，微环的品质因数与微环半径成正比。目前具有高灵敏度的器件尺寸太大，尺寸较小的器件灵敏度相对低一些，因此如何解决这一矛盾，进一步提高传感器的灵敏度成为新的热点。

本公开借助于微腔光学谐振效应，提供了一种气体传感器及其制备方法，通过在脊形光波导芯区结构中引入布拉格反射光栅，使得激光两次经过微环谐振腔，微环谐振腔的品质因数得到了较高的提升，使得传感器的灵敏度也得到了较高提升，特别地，选用ZnO纳米线气体传感上包层来用于一氧化碳气体传感，且该ZnO纳米线借助于阴影效应蒸发制备，具有很高的比表面积，使得器件具有极高的灵敏度，以及较快的响应时间和回复速率，该气体传感器具有微型化、高灵敏度、响应速度快、不易受电磁干扰、制备工艺能够与CMOS工艺兼容、易于制备和集成、可大规模生产降低成本的综合性能，具有广袤的应用前景。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种气体传感器，特别地，该气体传感器为一氧化碳气体传感器。

图1为根据本公开一实施例所示的气体传感器的俯视结构示意图，其中，绝缘上包层4会遮挡住模斑转换器301和布拉格反射光栅304对应的结构，为了进行突出示意结构，在图1所示的俯视图中将被遮挡的模斑转换器301和布拉格反射光栅304示意出来。另外，本实施例中的传感上包层4的材料为氧化锌纳米线，具有透明的特性，因此在图1所示的俯视图中将该传感上包层4下方的直波导302和微环谐振腔303的结构示意出来，当然，如果对应的传感上包层4的材料不是透明的材料，为了突出示意，图1也会将俯视图中被传感上包层4遮挡的直波导302和微环谐振腔303的结构示意出来。图2为如图1所示的气体传感器沿着A-A线剖开之后对应的剖面结构示意图。此外，301-304标号对应的结构均在顶层硅3上刻蚀掉部分顶层硅的高度得到的(如图2所示)，在图2中进行了示意，为了重点强调302、303，在图1中没有示意顶层硅3的其它未被刻蚀形状的结构。

参照图1和图2所示，本公开的气体传感器，包括：SOI基片，包含底层硅1、埋氧层2和顶层硅3，其中，顶层硅3上制作有脊形光波导芯区结构，该脊形光波导芯区结构包括：依次连接的模斑转换器301、直波导302和布拉格反射光栅304，以及一微环谐振腔303，该微环谐振腔303位于模斑转换器301、直波导302和布拉格反射光栅304形成的直线一侧，与直波导302位置对应且耦合连接，可与直波导302进行光谐振耦合；气体传感上包层5，位于一谐振耦合区域，该谐振耦合区域覆盖于直波导302与微环谐振腔304上方；以及绝缘上包层4，覆盖于SOI基片上方除谐振耦合区域之外的区域。

下面结合附图来详细介绍本实施例所示的气体传感器的各个部分。

参照图2所示，本实施例中，SOI基片，包含底层硅1、埋氧层2和顶层硅3，其中，埋氧层2在1.55μm波长处的折射率为1.445，厚度为2μm。在本公开的一些实施例中，设置SOI基片中埋氧层2的厚度大于或等于2μm，是考虑到作为芯区下包层的埋氧层2的厚度需要大于1.5μm左右才能充分防止芯区光波导中的光向衬底泄露。

本实施例中，顶层硅3中制作有脊形光波导芯区结构(简称芯区结构)，该脊形光波导芯区结构是通过刻蚀部分高度的顶层硅形成的，如图2所示，顶层硅3在1.55μm波长处的折射率为3.471，与埋氧层2的折射率相差58.4％，如此高的折射率差可以有效的将光限制在芯区结构中实现器件结构的小型化、微型化。在一优选的实例中，如图2所示，该脊形光波导芯区结构的横截面为脊型，脊高150nm、宽400nm，平板层(未被刻蚀的顶层硅)高70nm，上述尺寸的设置可以保证1.55μm的光波在波导中实现单模传输。

本实施例中，绝缘上包层4覆盖于SOI基片上方除谐振耦合区域之外的区域，该绝缘上包层4的材料为B、P或B、Ge掺杂的二氧化硅，厚度为3μm，在1.55μm波长处的折射率为1.445，与埋氧层2的折射率相同。

本实施例中，气体传感上包层5的材料为氧化锌(ZnO)纳米线，该气体传感器为一氧化碳气体传感器。气体传感上包层5位于一谐振耦合区域，该谐振耦合区域覆盖于直波导302与微环谐振腔304上方。

ZnO纳米线5是利用阴影效应，通过电子束倾斜蒸发的工艺制备得到的，由于倾斜蒸发的阴影效应，在器件表面生长出一层高比表面积的纳米线结构。通过借助于阴影效应蒸发制备ZnO纳米线结构有很高的比表面积，相较于传统的薄膜式敏感元件提高了器件敏感元件的灵敏度；其次，选用ZnO纳米线气体传感上包层来用于一氧化碳气体传感，具有极高的灵敏度，以及较快的响应时间和回复速率。

下面进一步结合附图来详细介绍脊形光波导芯区结构以及本公开的气体传感器的光路和传感原理。

参照图1和图2所示，该脊形光波导芯区结构包括：依次连接的模斑转换器301、直波导302和布拉格反射光栅304，以及一微环谐振腔303，该微环谐振腔303位于模斑转换器301、直波导302和布拉格反射光栅304形成的直线一侧，与直波导302位置对应且耦合连接，可与直波导302进行光谐振耦合。

参照图1所示，本公开的气体传感器的原理如下：光通过模斑转换器301耦合进入直波导302中，并在微环谐振腔303中发生谐振，经过微环谐振腔303谐振后输出的光入射至布拉格反射光栅304，经布拉格反射光栅304反射后的光再次通过直波导302耦合进入微环谐振腔303并输出，气体传感上包层5吸附待测气体之后，光学性质(例如折射率)发生变化，使得微环谐振腔303的谐振频率发生变化，实现传感。

对于本实施例的一氧化碳传感器来说，输出的光通过光纤，最终在光谱仪上可以看到其谐振曲线，该谐振曲线的谐振频率与微环谐振腔的结构参数密切相关，当空气中的一氧化碳相对含量发生变化，生长在微环谐振腔表面的ZnO纳米线吸附还原性气体一氧化碳，折射率发生改变，从而导致微环谐振腔的谐振频率改变，借助于相应的计算即可完成对一氧化碳浓度的测量、预警等功能。

本公开的布拉格反射光栅304将微环谐振腔303输出的光重新反射耦合进入微环谐振腔303中，以增加器件灵敏度。因此，本公开中通过引入布拉格反射光栅，使得激光两次经过微环谐振腔，微环谐振腔的品质因数得到了较高的提升，使得传感器的灵敏度也得到了较高提升，这一工作对各种基于微环谐振腔的传感器件都具有启发意义。

在一优选实施例中，布拉格反射光栅304右侧端面镀有一层增反膜，以进一步增加反射效率。

本实施例中，布拉格反射光栅通过周期性改变波导宽度来实现，其反射中心波长位于1.55μm处，反射带宽至少大于微环谐振腔的自由谱范围。其中，光栅周期及宽度偏移量均取决于所需功能进行适应性设置。

其中，布拉格反射光栅的中心波长满足：

λ_B＝2Λn_eff (1)

其中，Λ为布拉格反射光栅的周期长度，n_eff为布拉格反射光栅的平均有效折射率。

该布拉格反射光栅的第一个零点带宽Δλ为：

其中，λ_B为布拉格反射光栅的中心波长；n_g为群折射率，κ为布拉格反射光栅的反射系数，L为光栅总长度。

在其它实施例中，可以根据实际需要并结合公式(1)和(2)来对布拉格反射光栅的具体参数(光栅周期、宽度偏移量、反射中心波长、反射带宽等)进行设置。

本实施例中，如图1所示，模斑转换器301为一宽度渐变增大的波导，光入射端为窄波导端，与光纤相连，光出射端为宽波导端，与直波导302尺寸匹配，通过宽度渐变实现直波导302与光纤的高效耦合。在一实例中，模斑转换器301的起始宽度(光入射端)为180nm，模斑转换器301的长度为220μm，可以满足与绝大多数保偏光纤的高耦合比。

如图2所示，直波导302与微环谐振腔303进行耦合连接，本实施例中，耦合连接处的波导结构可以为直波导或者弯曲波导结构，以减小耦合失配因子，降低倏逝波耦合器的插入损耗。在一实例中，微环谐振腔303的半径为10μm，微环谐振腔303与直波导302之间的耦合间距为300nm。

当然，本公开的气体传感器中各部件的尺寸设置也可以根据实际需要进行适应性调整，不局限于上述实施例所示。

在本公开的第二个示例性实施例中，提供了一种气体传感器的制备方法，包括：

步骤S21：在SOI基片的顶层硅上制作脊形光波导芯区结构；

图4A为在SOI基片的顶层硅上制作得到脊形光波导芯区结构的立体示意图。

参照图4A所示，该步骤S21中，该脊形光波导芯区结构包括：依次连接的模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅，以及一微环谐振腔，该微环谐振腔位于所述模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅形成的直线一侧，与直波导位置对应，可与所述直波导进行光谐振耦合。

本实施例中，先准备SOI基片并进行基片清洗，SOI基片进行清洗的过程如下：首先丙酮超声去除表面颗粒污染物，然后利用丙酮水浴加热，去除表面有机污染物，再用乙醇水浴加热去除残余丙酮，最后用去离子水反复冲洗，保证SOI基片的表面干净清洁；

然后在清洗后的SOI基片上均匀涂覆一定厚度的电子束胶-负胶；

采用电子束曝光系统对SOI基片表面上的电子束胶进行曝光，并进行显影、定影处理，在SOI基片表面留下模斑转换器301、直波导302、微环谐振腔303以及布拉格光栅304结构的胶层；

接着利用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)刻蚀部分高度的顶层硅，完成图形从电子束胶到SOI基片上的转移；

最后将完成刻蚀的SOI基片放入丙酮溶液中水浴加热进行去胶处理，并用乙醇水浴加热去除残余丙酮，用去离子水反复冲洗，氮气吹干，得到脊形光波导芯区结构。

步骤S22：在SOI基片上沉积绝缘上包层材料，并利用图形化工艺在绝缘上包层材料上制作谐振耦合区域，该谐振耦合区域覆盖于直波导与微环谐振腔上方，并刻蚀掉该谐振耦合区域的绝缘上包层材料；

图4B为在SOI基片上刻蚀掉该谐振耦合区域的绝缘上包层材料后器件结构的俯视图。

本实施例中，在含有脊形光波导芯区结构的SOI基片表面沉积一定厚度的掺杂B、Ge或B、P的二氧化硅上包层；其中，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)等半导体工艺形成掺杂B、Ge或B、P的二氧化硅上包层。

本实施例中，图形化工艺为光刻工艺，在掺杂二氧化硅层上涂覆光刻胶-正胶；并利用接触式曝光工艺进行对准曝光，以及进行显影、定影处理，在SOI基片表面留下一个对应于微环谐振腔、以及直波导与微环耦合部分的方槽，该方槽为谐振耦合区域；利用ICP刻蚀谐振耦合区域内的掺杂二氧化硅，得到的器件结构的俯视图如图4B所示。

步骤S23：在谐振耦合区域内制作气体传感上包层；

本实施例中，气体传感上包层的材料为氧化锌纳米线，该氧化锌纳米线是利用阴影效应，通过电子束倾斜蒸发的工艺制备得到的。

本实施例中，将沉积完ZnO纳米线的SOI基片放入丙酮溶液中剥离胶上的ZnO纳米线，剥离完成后用乙醇水浴加热去除残余丙酮，并用去离子水反复冲洗，氮气吹干。

在一些常规工艺中，沉积完氧化锌纳米线和清洗的步骤之后还包括进行切片，并进行端面研磨抛光的步骤，由于同本公开的创新之处无关，这里不再详细赘述。

当然，在一些优选实施例中，对应布拉格反射光栅304右侧端面镀有一层增反膜的结构还包括制作增反膜的步骤。

综上所述，本公开提供了一种气体传感器及其制备方法，该气体传感器借助于微腔光学谐振效应，在SOI基片的顶层硅中制作脊形光波导芯区结构，该脊形光波导芯区结构用于光传播和谐振，通过引入布拉格反射光栅，使得激光两次经过微环谐振腔，微环谐振腔的品质因数得到了较高的提升，该气体传感器具有微型化、高灵敏度、响应速度快、不易受电磁干扰、制备工艺能够与CMOS工艺兼容、易于制备和集成、可大规模生产降低成本的综合性能，具有广袤的应用前景。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开的保护范围。

并且，为实现图面整洁的目的，一些习知惯用的结构与组件在附图可能会以简单示意的方式绘示之。另外，本案的附图中部分的特征可能会略为放大或改变其比例或尺寸，以达到便于理解与观看本公开的技术特征的目的，但这并非用于限定本公开。依照本公开所公开的内容所制造的产品的实际尺寸与规格应是可依据生产时的需求、产品本身的特性、及搭配本公开如下所公开的内容据以调整，于此进行声明。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体传感器，其特征在于，包括：

SOI基片，包含底层硅、埋氧层和顶层硅，其中，所述顶层硅上制作有脊形光波导芯区结构，该脊形光波导芯区结构包括：依次连接的模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅，以及一微环谐振腔，该微环谐振腔位于所述模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅形成的直线一侧，与直波导位置对应且耦合连接，可与所述直波导进行光谐振耦合；

气体传感上包层，位于一谐振耦合区域，该谐振耦合区域覆盖于所述直波导与微环谐振腔上方；以及

绝缘上包层，覆盖于所述SOI基片上方除谐振耦合区域之外的区域。

2.根据权利要求1所述的气体传感器，其中，

所述SOI基片中埋氧层的厚度大于或等于2μm：和/或，

所述绝缘上包层的材料为B、P或B、Ge掺杂的二氧化硅；和/或，

该气体传感器的尺寸为微米级。

3.根据权利要求1所述的气体传感器，其中，所述气体传感上包层的材料为氧化锌纳米线，所述氧化锌纳米线是利用阴影效应，通过电子束倾斜蒸发的工艺制备得到的。

4.根据权利要求1所述的气体传感器，其中，所述布拉格反射光栅通过周期性改变波导宽度来实现，其反射中心波长位于1.55μm处，反射带宽至少大于所述微环谐振腔的自由谱范围。

5.根据权利要求4所述的气体传感器，其中，所述布拉格反射光栅右侧端面镀有一层增反膜。

6.根据权利要求1所述的气体传感器，其中，所述模斑转换器为一宽度渐变增大的波导，光入射端为窄波导端，与光纤相连，光出射端为宽波导端，与直波导尺寸匹配，通过宽度渐变实现直波导与光纤的高效耦合。

7.根据权利要求1所述的气体传感器，其中，所述直波导与所述微环谐振腔进行耦合连接处的波导结构为直波导或者弯曲波导结构。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体传感器，其中，光通过所述模斑转换器耦合进入所述直波导中，并在所述微环谐振腔中发生谐振，经过所述微环谐振腔谐振后输出的光入射至所述布拉格反射光栅，经所述布拉格反射光栅反射后的光再次通过直波导耦合进入所述微环谐振腔并输出，所述气体传感上包层吸附待测气体之后，折射率发生变化，使得所述微环谐振腔的谐振频率发生变化，实现传感；

特别地，该气体传感器为一氧化碳气体传感器。

9.一种权利要求1至8中任一项所述的气体传感器的制备方法，其特征在于，包括：

在SOI基片的顶层硅上制作脊形光波导芯区结构，该脊形光波导芯区结构包括：依次连接的模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅，以及一微环谐振腔，该微环谐振腔位于所述模斑转换器、直波导和布拉格反射光栅形成的直线一侧，与直波导位置对应，可与所述直波导进行光谐振耦合；

在SOI基片上沉积绝缘上包层材料，并利用图形化工艺在绝缘上包层材料上制作谐振耦合区域，该谐振耦合区域覆盖于所述直波导与微环谐振腔上方，并刻蚀掉该谐振耦合区域的绝缘上包层材料；以及

在谐振耦合区域内制作气体传感上包层。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，

所述传感上包层的材料为氧化锌纳米线，该氧化锌纳米线是利用阴影效应，通过电子束倾斜蒸发的工艺制备得到的；和/或，

所述布拉格反射光栅的反射中心波长位于1.55μm处，反射带宽至少大于所述微环谐振腔的自由谱范围。