[发明专利]集成于纳米线的片上光谱仪及其探测器阵列的制备方法

权利要求书

1.集成于纳米线的片上光谱仪，其特征在于：包括集成于单根带隙渐变的半导体纳米线的肖特基探测器阵列，用以实现微型芯片集成的光谱探测；所述肖特基探测器阵列中的待探测光从所述带隙渐变的半导体纳米线端口入射，通过波导耦合方式沿纳米线传播检测；所述带隙渐变的半导体纳米线直径在100-1000nm，长度从几微米到几百微米量级。

2.如权利要求1所述的集成于纳米线的片上光谱仪，其特征在于：所述带隙渐变的半导体纳米线具有的高反射率带隙渐变材料为：CdSxSe1-x、ZnCdSxSe1-x、SiGeSn、或者三五族带隙渐变的纳米线。

3.如权利要求1所述的集成于纳米线的片上光谱仪，其特征在于：所述待探测光通过波导耦合器将光耦合进半导体纳米线，待测光从半导体纳米线的宽禁带端入射。

4.如权利要求3所述的集成于纳米线的片上光谱仪，其特征在于：所述波导耦合器采用光栅波导或光纤波导将片上或者外部光源耦合进入探测器的波导结构。

5.如权利要求1所述的集成于纳米线的片上光谱仪，其特征在于：所述的肖特基探测器阵列均为肖特基二极管，所述肖特基二极管沿带隙渐变的半导体纳米线长度方向排布，且肖特基二极管设置方向与带隙渐变的半导体纳米线垂直。

6.如权利要求1所述集成于纳米线的片上光谱仪的制备方法，其特征在于：所述肖特基探测器阵列制备包括以下步骤：

1）在管式炉里面，以金颗粒为催化剂，在800-900℃蒸气压100-500mba的条件下采用气-液-固（VLS）引入移动源的方法制备出CdSSe带隙渐变的纳米线；

2）通过机械摩擦的方式将纳米线转移到硅片或者玻璃片上，在荧光显微镜下，选定形貌以及发光效率符合要求的纳米线，然后通过带有拉锥光纤的转移平台，将目标纳米线挑至有285nm厚二氧化硅的硅片上；

3）将厚度大于200nmPMMA系列电子刻蚀胶薄膜移到纳米线衬底上实现覆盖光刻胶；

4）使用电子束曝光的技术得到电极的模板，所述电子束曝光的电子束流为10nA-300nA,剂量为1200μC，电极间距为1μm，占空比为1:1，再用电子束蒸发技术得到金属电极。

7.如权利要求6所述的集成于纳米线的片上光谱仪的制备方法，其特征在于：所述步骤3）的覆盖光刻胶的步骤为：清洗衬底；将衬底旋涂上浓度为1-10%PMMA溶液，旋涂转速为1000-4000rpm，时间为30-60s，并烘干；用刻蚀液分离衬底和PMMA薄膜，刻蚀液为氢氧化钠溶液、氢氟酸溶液或水；用支架框捞取PMMA薄膜，并烘干，烘干温度为50℃，时间为5-10min；将支架框盖于目标基片，并加热，加热温度为110-180℃，时间为1-5min；分离支架框，PMMA薄膜即转移完毕。

8.如权利要求6所述的集成于纳米线的片上光谱仪的制备方法，其特征在于：所述金属电极与纳米线形成背靠背的肖特基结，或者采用不对称电极形成肖特基结。

9.如权利要求8所述的集成于纳米线的片上光谱仪的制备方法，其特征在于：所述金属电极采用钛、金、铂、铝、银、钯或者薄层石墨烯薄膜作为电极。

10.如权利要求6所述的集成于纳米线的片上光谱仪的制备方法，其特征在于：用于在片上分子、原子、细胞以及晶体材料的光谱分析。