一種小型化光譜儀、光譜儀陣列及角度分辨光譜儀

本發(fā)明涉及光電探測，尤其涉及一種小型化光譜儀、光譜儀陣列及角度分辨光譜儀。

背景技術(shù)：

1、光譜儀是迄今為止材料表征和化學分析最重要的儀器之一。傳統(tǒng)的臺式光譜儀通常依賴龐大的色散光學器件、長光程、探測器陣列和可移動部件的組合，在實際應用過程中，需要十分復雜的光路、元件及龐大的空間。隨著片上技術(shù)的發(fā)展，超小型、可集成、高分辨率的光譜儀越來越受到人們的關(guān)注。重建光譜儀系統(tǒng)或計算光譜儀系統(tǒng)通過感知的方法極大的降低了光譜儀的尺寸。

2、目前，計算光譜儀主要采用掃描的方式進行測試，測試時間長，而且很難陣列化，對于角度分辨光譜的獲取比較困難。而從材料散射或輻射的光攜帶者關(guān)于其起源的寶貴信息，因此角度分辨光譜一直是識別此類信息的關(guān)鍵技術(shù)，但是它通常需要一個巨大的光學系統(tǒng)，使其應用受到很大阻礙。

3、因此，十分有必要研發(fā)出一種適用于超緊湊角度分辨光譜儀的小型化光譜儀。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種小型化光譜儀、光譜儀陣列及角度分辨光譜儀。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供的一種小型化光譜儀，包括依次設置的超表面器件、液晶器件及鈣鈦礦光電探測器，其中，所述超表面器件包括第一基底及第一導電層，所述第一導電層覆于所述第一基底的一表面，所述第一基底的另一相對表面設置有若干呈陣列分布的二氧化鈦單元；所述鈣鈦礦光電探測器包括依次層疊的第二導電層、第二基底、第三導電層、空穴傳輸層、鈣鈦礦層及電子傳輸層，所述電子傳輸層在背離所述鈣鈦礦層的一面設置有金屬陣列電極，所述電子傳輸層包括依次設置的c60層和bcp層。

4、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述二氧化鈦單元的厚度為600-1000nm。

5、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述二氧化鈦單元為十字架結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為對稱的十字架結(jié)構(gòu)。

6、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述超表面器件的制備方法，包括如下步驟：

7、(1)準備帶有第一導電層的第一基底，將二氧化鈦沉積在帶有第一導電層的表面，形成二氧化鈦層；

8、(2)將抗蝕劑旋涂在所述二氧化鈦層的表面，經(jīng)烘烤，形成抗蝕層；

9、(3)對所述抗蝕層進行曝光和顯影處理，以去除預定區(qū)域的抗蝕層，使所述預定區(qū)域正下方的二氧化鈦層裸露出來；

10、(4)將鉻沉積在剩余抗蝕層的表面和二氧化鈦層的裸露表面，形成鉻層；

11、(5)將形成于抗蝕層上的鉻層連同剩余抗蝕層剝離；

12、(6)以剩余的鉻層為掩膜，對二氧化鈦層進行蝕刻，以去除所述預定區(qū)域正下方的二氧化鈦層；

13、(7)將掩膜剝離，得到所述超表面器件。

14、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述液晶器件包括液晶，所述液晶填充于二氧化鈦單元與第二導電層之間、及第一基底與第二導電層之間，所述液晶外套設有殼體，所述殼體為金屬材質(zhì)。

15、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述空穴傳輸層為cbznaph自組裝層、meo-2pacz自組裝層和2pacz自組裝層中的任意一種；所述空穴傳輸層的厚度為5-10nm。

16、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述鈣鈦礦層的厚度為575-600nm。

17、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述電子傳輸層的厚度為23-38nm，所述c60層的厚度為20-30nm，所述bcp層的厚度為3-8nm。

18、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述鈣鈦礦光電探測器的制備方法，包括如下步驟：

19、s1、準備第二基底，第二基底的一表面鍍有第二導電層，所述第二基底的另一相對表面鍍有第三導電層；將空穴傳輸材料旋涂在第三導電層的表面，經(jīng)退火處理，在所述第三導電層上形成空穴傳輸層；

20、s2、將鈣鈦礦前驅(qū)體旋涂在所述空穴傳輸層上，經(jīng)退火處理，在所述空穴傳輸層上形成鈣鈦礦層；

21、s3、將光刻膠旋涂在所述鈣鈦礦層上，形成光刻膠層；

22、s4、將所述光刻膠層進行曝光和顯影處理，將預設區(qū)域的光刻膠層去除，使該預設區(qū)域正下方的鈣鈦礦層裸露出來；

23、s5、將c60沉積在剩余光刻膠層上和鈣鈦礦層的裸露表面，形成c60層，將bcp沉積在所述c60層的表面，形成bcp層，c60層和bcp層組成電子傳輸層；

24、s6、將金屬電極材料沉積在所述電子傳輸層上，形成金屬電極層；

25、s7、將形成于剩余光刻膠層表面的電子傳輸層和金屬電極層連同剩余光刻膠層剝離，得到所述鈣鈦礦光電探測器。

26、第二方面，本發(fā)明提供了一種光譜儀陣列，包括若干光譜儀單元，所述光譜儀單元包括若干如第一方面所述的小型化光譜儀，若干光譜儀單元呈陣列分布。

27、第三方面，本發(fā)明提供了一種角度分辨光譜儀，包括如第二方面所述的光譜儀陣列。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

29、本發(fā)明提供的光譜儀單元體積小，便于集成化組合成光譜儀陣列；所述光譜儀陣列可以與超透鏡組合成角度分辨超表面光譜儀，取代了傳統(tǒng)的物鏡、成像光路、狹縫和光譜儀，使亞米級背焦面成像儀器壓縮到數(shù)百微米；本發(fā)明提供的角度分辨超表面光譜儀具有高角度分辨率的優(yōu)勢。

技術(shù)特征：

1.一種小型化光譜儀，其特征在于，包括依次設置的超表面器件、液晶陣列及鈣鈦礦光電探測器，其中，所述超表面器件包括第一基底及第一導電層，所述第一導電層覆于所述第一基底的一表面，所述第一基底的另一相對表面設置有二氧化鈦層；所述鈣鈦礦光電探測器包括依次層疊的第二導電層、第二基底、第三導電層、空穴傳輸層、鈣鈦礦層及電子傳輸層，所述電子傳輸層在背離所述鈣鈦礦層的一面設置有金屬陣列電極，所述電子傳輸層包括依次設置的c60層和bcp層。

2.如權(quán)利要求1所述小型化光譜儀，其特征在于，所述二氧化鈦單元的厚度為600-1000nm；

3.如權(quán)利要求1所述小型化光譜儀，其特征在于，所述超表面器件的制備方法，包括如下步驟：

4.如權(quán)利要求1所述小型化光譜儀，其特征在于，所述液晶器件包括液晶，所述液晶填充于二氧化鈦單元與第二導電層之間、及第一基底與第二導電層之間，所述液晶外套設有殼體，所述殼體為金屬材質(zhì)。

5.如權(quán)利要求1所述小型化光譜儀，其特征在于，所述空穴傳輸層為cbznaph自組裝層、meo-2pacz自組裝層和2pacz自組裝層中的任意一種；所述空穴傳輸層的厚度為5-10nm。

6.如權(quán)利要求1所述小型化光譜儀，其特征在于，所述鈣鈦礦層的厚度為575-600nm。

7.如權(quán)利要求1所述小型化光譜儀，其特征在于，所述電子傳輸層的厚度為23-38nm，所述c60層的厚度20-30nm，所述bcp層的厚度為3-8nm。

8.如權(quán)利要求1所述光譜儀陣列，其特征在于，所述鈣鈦礦光電探測器的制備方法，包括如下步驟：

9.一種光譜儀陣列，其特征在于，包括光譜儀陣列，包括若干光譜儀單元，所述光譜儀單元包括若干如權(quán)利要求1-8中任一項所述的小型化光譜儀，若干光譜儀單元呈陣列分布。

10.一種角度分辨光譜儀，其特征在于，包括如權(quán)利要求9所述的光譜儀陣列。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種小型化光譜儀、光譜儀陣列及角度分辨光譜儀。所述小型化光譜儀包括依次設置的超表面器件、液晶陣列及鈣鈦礦光電探測器，所述超表面器件包括第一基底及第一導電層，所述第一導電層覆于所述第一基底的一表面，所述第一基底的另一表面設置有二氧化鈦層；所述鈣鈦礦光電探測器包括依次層疊的第二導電層、第二基底、第三導電層、空穴傳輸層、鈣鈦礦層及電子傳輸層。本發(fā)明提供的小型化光譜儀體積小，便于集成化組合成光譜儀陣列；所述光譜儀陣列與超透鏡可以組合成角度分辨超表面光譜儀，取代了傳統(tǒng)的物鏡、成像光路、狹縫和光譜儀，使亞米級背焦面成像儀器壓縮到數(shù)百微米；本發(fā)明提供的角度分辨超表面光譜儀具有高角度分辨率的優(yōu)勢。

技術(shù)研發(fā)人員：宋清海,李言浩,蔡貴一,陳怡沐,林國平,葉佐東,肖淑敏
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30