[实用新型]片上集成光谱仪及电子设备

说明书

本申请公开了一种片上集成光谱仪及电子设备，所述片上集成光谱仪包括：芯片基底，具有第一表面；位于所述第一表面的探测器阵列，所述探测器阵列包括多个光电探测器，不同所述光电探测器具有不同的波长探测范围；位于所述第一表面的分光系统，所述分光系统用于将入射所述分光系统的光线分为多束与所述光电探测器一一对应的子光束；所述子光束的波长范围位于所对应的光电探测器的波长探测范围内；位于所述第一表面的光波导，所述光波导包括多个与所述子光束一一对应的光波导单元，所述光波导单元用于将所述子光束传输至所述子光束所对应的光电探测器。所述片上集成光谱仪实现了宽波段的光线探测，提高了集成度，具有较小的体积。

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，更具体的说，涉及一种片上集成光谱仪及电子设备。

背景技术

光学技术，尤其是光通信技术，因其本身信息承载量大、信息交换速度块、布网成本低以及保密程度高等特殊优势，在信息爆炸的时代得到了长足的发展。尤其当半导体技术不断的发展，电学结构在物理层面不断受到物理极限的限制，光学结构就表现出了更加突出的潜力。

光作为一种电磁波，覆盖了非常广泛的波段。而对光学技术研究的核心，就是对光谱结构进行分析，因而光谱仪成为了一种非常重要的科研和生产设备。尤其是覆盖通信波段的光谱仪设备，为了追求宽覆盖、快响应以及高精度等效果，一般都需要采用比较复杂的结构，成本高昂，体积巨大。在一些需要小型化但仍要求高带宽和高精度的应用场景中，例如小型穿戴设备，移动检测设备等，都无法有效的满足应用。因此，光谱仪的小型化和集成化，成为了一种重要的技术方向和需求。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种片上集成光谱仪及电子设备，方案如下：

一种片上集成光谱仪，所述片上集成光谱仪包括：

芯片基底，所述芯片基底具有第一表面；

位于所述第一表面的探测器阵列，所述探测器阵列包括多个光电探测器，不同所述光电探测器具有不同的波长探测范围；

位于所述第一表面的分光系统，所述分光系统用于将入射所述分光系统的光线分为多束与所述光电探测器一一对应的子光束；所述子光束的波长范围位于所对应的光电探测器的波长探测范围内；

位于所述第一表面的光波导，所述光波导包括多个与所述子光束一一对应的光波导单元，所述光波导单元用于将所述子光束传输至所述子光束所对应的光电探测器。

优选的，在上述片上集成光谱仪中，所述探测器包括异质结，所述异质结包括：层叠设置的第一半导体层和第二半导体层；

所述第二半导体层设置在所述第一半导体层背离所述芯片基底一侧的表面，所述第二半导体层为二维材料膜层。

优选的，在上述片上集成光谱仪中，所述半导体基底上具有图形化的第一膜层，所述第一膜层包括：所述分光系统、所述第一半导体层以及所述光波导。

优选的，在上述片上集成光谱仪中，所述二维材料膜层包括：石墨烯膜层、黑磷膜层、硒化铟膜层、二硫化钼膜层、硒化钨膜层、氮化硼膜层中的一种；

不同所述探测器的所述二维材料膜层不同。

优选的，在上述片上集成光谱仪中，所述第一半导体层包括第一区域和第二区域，所述第一区域到所述芯片基底的距离大于所述第二区域到所述芯片基底的距离；

其中，所述二维材料膜层位于所述第二区域的表面，且露出所述第一区域。

优选的，在上述片上集成光谱仪中，所述第一半导体层包括第一区域和第二区域；其中，所述二维材料膜层位于所述第二区域的表面，且露出所述第一区域；