1.本技术涉及光检测技术领域，具体而言，本技术涉及一种光电探测器及其制作方法、光谱仪。
背景技术：2.随着光电探测技术的发展，作为重要分析工具的光谱仪应用的场景越来越多，目前，便携式的光谱仪是重点研究方向之一。
3.但是，目前市场上便携式光谱仪的灵敏度较低。
技术实现要素：4.本技术针对现有方式的缺点，提出一种光电探测器及其制作方法、光谱仪，用以解决现有技术中便携式光谱仪的灵敏度较低的技术问题。
5.第一个方面，本技术实施例提供了一种光电探测器，包括：感测基板和设置于感测基板入光侧的超透镜基板；
6.感测基板包括至少两个感测单元，感测单元包括叠置的吸收层和热电转换层；
7.超透镜基板包括至少两个超透镜单元，超透镜单元被构造为将入射的光线聚焦到对应感测单元的吸收层，使得吸收层将光线转换为热能，并传导至热电转换层，热电转换层被构造为将热能转换成电信号。
8.第二个方面，本技术实施例提供了一种光谱仪，包括：如上述第一个方面所提供的光电探测器。
9.第三个方面，本技术实施例提供了一种光电探测器的制作方法，包括：
10.制作包括至少两个感测单元的感测基板，包括：在衬底一侧形成热电转换层，基于图案化工艺在热电转换层一侧形成反射电极，在反射电极的一侧形成弹性介质结构，基于图案化工艺在弹性介质结构的一侧形成透光电极，在透光电极的一侧形成包括至少两个金属纳米粒子的纳米颗粒层；
11.将超透镜基板贴合于感测基板的入光侧，使得入射至超透镜基板中超透镜单元的光线聚焦到感测单元的吸收层，使得吸收层将光线转换为热能，并传导至热电转换层，热电转换层被构造为将热能转换成电信号。
12.本技术实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：
13.在本技术实施例提供的光电探测器中，通过在感测基板入光侧设置超透镜基板，使得超透镜单元将入射的光线聚焦到感测基板中对应感测单元的吸收层，通过吸收层将光线转换为热能，热电转换层将热能转换成电信号，完成入射光线的探测，从而通过超透镜单元能够提升入射至感测单元的光线的强度和能量，通过吸收层捕捉或吸收大部分源自光能的能量并转换能量形态，从而能够提高光电探测器探测入射光线的灵敏度。
14.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
15.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
16.图1为本技术实施例提供的一种光电探测器的结构的俯视示意图；
17.图2为本技术实施例提供的图1所示光电探测器中的aa向剖面结构示意图；
18.图3为本技术实施例提供的图2所示光电探测器中感测基板的结构示意图；
19.图4为本技术实施例提供的图3所示感测基板的吸收光能分布图；
20.图5为本技术实施例提供的图3所示感测基板中光能吸收强度随弹性介质结构的厚度、入射光线波长的变化关系示意图；
21.图6为本技术实施例提供的图3所示感测基板中光能吸收强度随入射光线波长、入射角度的变化关系示意图；
22.图7为本技术实施例提供的图3所示感测基板中在弹性介质结构的厚度一定的情况下，光能吸收强度与入射光线波长的关系示意图；
23.图8为本技术实施例提供的图2所示光电探测器中超透镜基板的结构示意图；
24.图9为本技术实施例提供的另一种光电探测器中超透镜基板的仰视结构示意图；
25.图10为本技术实施例提供的图9所示超透镜基板的相位变化示意图；
26.图11为本技术实施例提供的图9所示超透镜基板中聚焦光线的能量分布示意图；
27.图12a为本技术实施例提供的光电探测器的制作方法中制作得到热电转换层后的结构示意图；
28.图12b为本技术实施例提供的光电探测器的制作方法中制作得到反射电极后的结构示意图；
29.图12c为本技术实施例提供的光电探测器的制作方法中制作得到弹性介质结构后的结构示意图；
30.图12d为本技术实施例提供的光电探测器的制作方法中制作得到金属纳米粒子后的结构示意图；
31.图13a为本技术实施例提供的光电探测器的制作方法中制作得到初始层后的结构示意图；
32.图13b为本技术实施例提供的光电探测器的制作方法中制作得到光刻胶层后的结构示意图；
33.图13c为本技术实施例提供的光电探测器的制作方法中制作得到柱状结构后的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.11-感测单元；111-吸收层；1111-反射电极；1112-弹性介质结构；1113-透光电极；1114-金属纳米粒子；112-热电转换层；113-衬底；
36.20-超透镜基板；
37.21-超透镜单元；211-透光基底；212-柱状结构；
38.201-初始层；202-光刻胶层；
39.30-连接层。
具体实施方式
40.下面结合本技术中的附图描述本技术的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本技术实施例的技术方案的示例性描述，对本技术实施例的技术方案不构成限制。
41.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤和/或操作，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作和/或它们的组合等。这里使用的术语“和/或”指该术语所限定的项目中的至少一个，例如“a和/或b”可以实现为“a”，或者实现为“b”，或者实现为“a和b”。
42.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
43.首先对本技术涉及的相关技术进行说明：
44.光电探测器是光谱仪的重要部件，光电探测器的主要工作原理是将入射的光线转换为电信号。目前，光电探测器的主要包括利用光线效应和利用光热效应两种类型。目前便携式光谱仪的灵敏度较低主要是由于光电探测器不能有效感知入射的光线，导致灵敏度较低。
45.本技术提供的光电探测器及其制作方法、光谱仪，旨在现有技术的如上技术问题。
46.下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。
47.本技术实施例提供了一种光电探测器，该光电探测器的结构示意图如图1所示，图1所示光电探测器中的aa向剖面结构示意图如图2所示。光电探测器包括：感测基板和设置于感测基板入光侧的超透镜基板20。
48.感测基板包括至少两个感测单元11，感测单元11包括叠置的吸收层111和热电转换层112；超透镜基板20包括至少两个超透镜单元21，超透镜单元21被构造为将入射的光线聚焦到对应感测单元11的吸收层111，使得吸收层111将光线转换为热能，并传导至热电转换层112，热电转换层112被构造为将热能转换成电信号。
49.在本技术实施例提供的光电探测器中，通过在感测基板入光侧设置超透镜基板20，使得超透镜单元21将入射的光线聚焦到感测基板中对应感测单元11的吸收层111，通过吸收层111将光线转换为热能，热电转换层112将热能转换成电信号，完成入射光线的探测，从而通过超透镜单元能够提升入射至感测单元11的光线的强度和能量，通过吸收层111捕捉或吸收大部分源自光能的能量并转换能量形态，从而能够提高光电探测器探测入射光线的灵敏度。
50.在本技术实施例中，感测基板包括至少两个感测单元11，可选地，如图1所示，感测基板阵列排布有多个感测单元11。可选地，本技术实施例所提供的光电感测器为光热效应型探测器，如图2所示，感测单元11包括叠置的吸收层111和热电转换层112，吸收层111用于将吸收的光能转换为热能，热电转换层112用于将热能转换为电信号。
51.本技术实施例中，如图1所示，超透镜基板20设置于感测基板的透光侧，由于超透
镜基板20的遮挡，因此，图1中并未标识出感测基板的附图标记。
52.可选地，如图1所示，超透镜基板20中包括阵列排布的超透镜单元21，每个感测单元11对应设置有一个超透镜单元21，如图1所示，感测单元11在感测基板的正投影位于感测单元11在感测基板的正投影之内。可选地，超透镜单元21为圆形。
53.本技术实施例中，如图2所示，每个超透镜单元21被构造为将入射的光线聚焦到对应感测单元11的吸收层111，即超透镜单元21用于将入射的光线聚焦到位于正下方的感测单元11的吸收层111，从而能够提高入射至感测单元11的光线的强度，使得吸收层111能够将光线转换为热量，继而通过热电转换层112将热能转换成电信号，完成入射光线的探测，使得少量的光线经过超透镜单元21的聚焦后能够激发感测单元11产生电信号，从而能够提高光电探测器探测入射光线的灵敏度，能够提高应用有该光电探测器的光谱仪的灵敏度以及检测精度。
54.同时，本技术实施例中，光电感测器采用超透镜基板20，由于超透镜单元21相较于几何光学透镜具有体积小、平面化程度高的特点，从而能够减小光电感测器的体积，有利于光谱仪的轻薄化。
55.可选地，热电转换层112的材料为氮化铝，氮化铝具有良好的热电效果，从而能够将吸收的热量转换为电信号。
56.应该说明的是，入射光线频率与吸收层111转化成热能以及热电转换层112转换成的电信号存在相应的函数对应关系。具体可以通过关系式(1)和关系式(2)确定。
[0057][0058]
关系式(1)中，表示入射辐射引起的温升，η表示的是吸收与激发率，φ0表示的是辐射功率，r
th
表示的是热阻，τ
th
表示的是响应时间，ω表示是入射辐射的频率。
[0059][0060]
关系式(2)中，i
p
表示的是热电转换层112输出的探测电流，a表示的是感测单元11的面积，p
tot
表示的是热电材料总响应率，t表示的是温度，t表示的是时间。
[0061]
发明人测试本技术实施例提供的图3所示的感测基板，并整理数据后，得到如图4-图7所示的结果。下面会结合具体的实施例对图4-图7所示的结果进行具体说明。
[0062]
在本技术的一个实施例中，吸收层111包括：依次层叠于热电转换层112一侧的反射电极1111、弹性介质结构1112、透光电极1113和纳米颗粒层，纳米颗粒层包括至少两个金属纳米粒子1114；弹性介质结构1112沿垂直于热电转换层112的尺寸，随反射电极1111和透光电极1113施加电场的变化而变化。
[0063]
本技术实施例中，如图2和图3所示，吸收层111设置于热电转换层112远离衬底113的一侧，从而能够将聚焦到吸收层111的光线转换为热量。
[0064]
具体的，如图2和图3所示，吸收层111包括设置于热电转换层112远离衬底113一侧的反射电极1111，反射电极1111采用不透光材料制成。弹性介质结构1112设置于反射电极1111远离衬底113的一侧，用于将光线转换为热量，以及在激发条件(例如，电场)下，弹性介质结构1112的厚度会发生变化。透光电极1113设置于弹性介质结构1112远离衬底113的一
侧，透光电极1113具有高透光性，以保障入射至弹性介质结构1112的光线的量。纳米颗粒层设置有透光电极1113远离衬底113的一侧，纳米颗粒层包括多个金属纳米粒子1114。
[0065]
本技术实施例中，金属纳米粒子1114、弹性介质结构1112和反射电极1111构成了电导体和磁导体，使得入射至吸收层111内的光线的电场分量和磁场分量均被吸收，从而能够避免入射的光线从吸收成111出射，能够进一步提高入射光线的吸收率和利用率，从而能够提高光电探测器探测入射光线的灵敏度。
[0066]
可选地，弹性介质结构1112沿垂直于热电转换层112的尺寸，与反射电极1111和透光电极1113施加电场的大小呈负相关。
[0067]
本技术的发明人经过仿真软件测试本技术实施例所提供的光电探测器后发现，入射光线的能量会被局域在吸收层111内。
[0068]
可选地，本技术实施例中，超透镜单元21的焦距正好落在金属纳米粒子1114上。
[0069]
本技术实施例中，如图4所示，为图3所示感测基板的吸收光能分布图，具体的，图4为图3所示感测基板的沿xy方向的剖面结构的吸收光能分布图。图4中，横坐标表示水平方向x，纵坐标表示竖直方向y，图4中颜色越亮表示吸收的光能越多，从图4中可以看出，光线主要被局域在吸收层111中金属纳米粒子1114附近，从而使得光线能够入射至弹性介质结构1112并被吸收。
[0070]
在本技术的一个实施例中，弹性介质结构1112沿垂直于热电转换层112的尺寸不小于4纳米且不大于20纳米。
[0071]
本技术实施例中，弹性介质结构1112沿垂直于热电转换层112的尺寸，即弹性介质结构1112的厚度变化范围为4nm(纳米)-20nm。通过限定弹性介质结构1112的厚度变化范围，使得金属纳米粒子1114与反射电极1111之间的距离在4nm-20nm之间变化，从而能够保障金属纳米粒子1114、弹性介质结构1112和反射电极1111构成了电导体和磁导体，使得入射至吸收层111内的光线的电场分量和磁场分量均被吸收。
[0072]
可选地，弹性介质结构1112的可以包括polyacrylate(聚丙烯酸酯)、silicone rubbers(硅橡胶)等材料。
[0073]
在本技术的一个实施例中，随着弹性介质结构1112沿垂直于热电转换层112的尺寸的变化，感测单元11吸收光谱不小于400纳米且不大于750纳米。
[0074]
应该说明的是，感测单元11的吸收激光，即感测单元11的吸收层111能够完整吸收的光线的波长范围。感测单元11吸收光谱范围与金属纳米粒子1114与反射电极1111之间的距离，以及金属纳米粒子1114的厚度、宽度存在关系。
[0075]
本技术实施例中，在金属纳米粒子1114的厚度和宽度确定的情况下，通过光控制弹性介质结构1112的尺寸变化，达到控制金属纳米粒子1114与反射电极1111之间距离的变化，从而能够调整感测单元11中吸收层111吸收不同波长的光线，使得感测单元11吸收光谱范围覆盖可见光的波长范围。
[0076]
本技术实施例中，如图5所示，为图3所示感测基板中光能吸收强度随弹性介质结构的厚度、入射光线波长的变化关系示意图。图5中，横坐标表示弹性介质结构1112的厚度，纵坐标表示的是入射光线的波长，图5中颜色越亮表示吸收的光能越多。从图5可以看出，吸收层111对不同波长的吸收强度与弹性介质结构1112厚度存在关系，具体的，随着弹性介质结构1112厚度的增加，吸收层111对波长较短的光线的吸收强度变强，对波长较长的光线的
吸收强度变弱。
[0077]
可选地，通过控制反射电极1111和透光电极1113施加电场的增大，能够使得弹性介质结构1112压缩，即使得弹性介质结构1112的厚度变小，通过控制施加电场的减小，能够使得弹性介质结构1112逐渐回弹，在撤除施加电场的后，弹性介质结构1112回弹至初始的厚度，从而通过控制施加电场的大小，能够实现感测单元11吸收光谱的动态调整，能够提高光电探测器的灵活性。
[0078]
本技术实施例中，每个感测单元11中所有金属纳米粒子1114的尺寸均相同，即所有金属纳米粒子1114的厚度相同，所有金属纳米粒子1114的宽度相同，从而能够使得光电探测器的不同区域，具有不同的吸收光谱，能够提高光电探测器的灵活性、能够拓展光电探测器的应用场景。
[0079]
可选地，感测基板中所有感测单元11的金属纳米粒子1114的尺寸均相同。
[0080]
本领域技术人员对本技术所提供的光电探测器进行测量后了解，随着弹性介质结构1112厚度的变大，感测单元11中吸收层111吸收强度最大的光线的波长逐渐减小；对于同一波长的入射光而言，随着入射角度从垂直于吸收层111到与吸收层111的较为为60
°
的范围内变化，吸收层111的吸收强度保持不变，即吸收层111能够吸收大角度入射的光线，从而能够进一步提高入射光线的利用率。
[0081]
本技术实施例中，如图6所示，为图3所示感测基板中光能吸收强度随入射光线波长、入射角度的变化关系示意图。图6中，横坐标表示入射光线的入射角度，纵坐标表示的是入射光线的波长，图6中颜色越亮表示吸收的光能越多。从图6可以看出，随着入射角度从0(即入射光线垂直于感测基板)变化到60
°
，吸收层111对于波长为600-650nm的入射光线的吸收率基板保持不变。
[0082]
本技术实施例中，如图7所示，为图3所示感测基板中在弹性介质结构的厚度一定的情况下，光能吸收强度与入射光线波长的关系示意图。图7中，横坐标表示入射光线的波长，纵坐标表示的是反射率。从图7可以看出，在弹性介质结构处于该厚度的情况下，与曲线最低点对应的入射光线的波长的反射率最低，即吸收层111对该波长的入射光线的吸收强度越大。
[0083]
在本技术的一个实施例中，金属纳米粒子1114的直径不小于45纳米且不大于65纳米。
[0084]
本技术实施例中，金属纳米粒子1114沿平行于热电转换层112的尺寸，即金属纳米粒子1114的直径范围为45nm-65nm，通过控制金属纳米粒子1114的直径能够控制感测单元11吸收光谱范围。
[0085]
在本技术的一个实施例中，金属纳米粒子1114沿垂直于热电转换层112的尺寸不小于50纳米且不大于80纳米。
[0086]
本技术实施例中，金属纳米粒子1114沿垂直于热电转换层112的尺寸，即金属纳米粒子1114的厚度范围为50nm-80nm，过控制金属纳米粒子1114的宽度能够控制感测单元11吸收光谱范围。
[0087]
本领域技术人员可以根据光电探测器的具体应用场景，确定光电探测器中金属纳米粒子1114的宽度和厚度，以使得光电探测器的吸收光谱能够满足要求。待金属纳米粒子1114的宽度和厚度确定后，通过控制反射电极1111和透光电极1113施加电场的增大，能够
实现感测单元11吸收光谱的动态调整。
[0088]
本技术实施例中，金属纳米粒子1114的形状可以为立方体、长方体、球体、椭圆球体等对称立体图形，本领域技术人员可以根据实际正产工艺选择制作合适形状的金属纳米粒子1114。
[0089]
在本技术的一个实施例中，反射电极1111的材料包括金、银和铝中的任一种。
[0090]
本技术实施例中，由于反射电极1111需要具有良好的反射率，反射电极1111的材料包括金、银和铝等具有高反射率、高导电率的金属材料制成，从而能够保障入射至吸收层111的光线能够被弹性介质结构1112所吸收，而不会通过反射电极1111透射出。
[0091]
可选地，本技术实施例提供的光电探测器可以集成于手机、平板电脑等便携显示设备中，例如集成于显示面板中，显示面板中包括感测基板，为了便于制作，且由于透光电极1113、弹性介质结构1112具有良好的透光率，透光电极1113和弹性介质结构1112可以采用整层设置，反射电极1111为一反射导电层图案化得到，以保障显示面板的透光率。
[0092]
在本技术的一个实施例中，超透镜单元21包括透光基底211和设置于透光基底211一侧的至少两个不同直径的柱状结构212；沿透光基板211的中心指向边缘的方向，各个柱状结构212的直径逐渐减小。
[0093]
本技术实施例中，如图2和图8所示，超透镜单元21包括透光基底211和至少两个不同直径的柱状结构212。可选地，透光基底211为玻璃基底。
[0094]
如图2和图8所示，沿透光基板211的中心指向边缘的方向，各个柱状结构212的直径逐渐减小，即位于透光基板211的中心的柱状结构212的直径大于其它柱状结构212的直径，从而使得超透镜单元21能够聚焦入射的光线。
[0095]
可选地，如图8所示，超透镜单元21中包括五种不同直径的柱状结构212，其中，位于透光基板211中心的柱状结构212a的直径最大，最靠近柱状结构212a两侧的柱状结构212b的直径次之，柱状结构212c的直径再次之，柱状结构212d的直径更次之，位于最外侧的柱状结构212e的直径最小。可选地，如图8所示，沿透光基板211的中心指向边缘的方向，柱状结构212a的直径、柱状结构212b的直径、柱状结构212c的直径、柱状结构212d的直径和柱状结构212e的直径逐渐减小。
[0096]
本领域技术人员对本技术所提供的光电探测器进行测量后了解，每个超透镜单元21在不小于0
°
且不大于360
°
的不同相位上实现光线的透射。由于超透镜单元21的聚焦作用，入射光线的几乎均别聚焦到焦点。
[0097]
在本技术的一个实施例中，多个柱状结构212形成至少两个同心设置的柱状结构环组，同一柱状结构环组中，柱状结构212的直径均相等；任意两个相邻的柱状结构环组中，位于外侧的柱状结构环组中柱状结构212的直径，小于位于内侧的柱状结构环组中柱状结构212的直径。
[0098]
本技术实施例中，如图9所示，超透镜单元21的透光基底211的形状圆形，超透镜单元21中包括三种不同直径的柱状结构212。
[0099]
具体的，位于透光基底211圆心处的柱状结构212a的直径最大，环绕柱状结构212a设置有两个与透光基底211圆心同心设置的柱状结构环组，位于外侧的柱状结构环组包括十二个具有相同的直径的柱状结构212c，位于内侧的柱状结构环组包括八个具有相同的直径的柱状结构212b，柱状结构212c的直径小于柱状结构212b的直径和柱状结构212a的直
径，柱状结构212b的直径小于柱状结构212a的直径。
[0100]
应该说明的是，图9中只是示例性的展示了两个同心设置的柱状结构环组，本领域技术人员可以根据实际需求，设置不同数量的柱状结构环组，以及设置每个柱状结构环组包括不同数量的柱状结构212。
[0101]
发明人测试本技术实施例提供的图9所示的超透镜单元21，并整理数据后，得到如图10-图11所示的结果。
[0102]
本技术实施例中，如图10所示，为图9所示超透镜基板的相位变化示意图，具体的，图10为图9所示超透镜基板的俯视视角下的相位变化示意图。如图10所示，采用图9所示柱状结构212的设置方式能够使得每个超透镜单元21在0
°‑
360
°
的不同相位上实现光线的透射。
[0103]
图11为图9所示超透镜基板的聚焦光线的能量分布示意图，图11中，图11中颜色越亮表示吸收的光能越多。
[0104]
图11中，(a)和(b)表示的是超透镜单元21不同方向的横截面中blue(蓝光)聚焦光线的能量分布示意图,(c)表示的是焦点位置处的能量分布示意图；(a)和(b)中能量分别最强的位置即为超透镜单元21焦点所在的位置，在该焦点处超透镜单元21对蓝光的聚焦能力最强。
[0105]
图11中，(d)和(e)表示的是超透镜单元21不同方向的横截面中green(绿光)聚焦光线的能量分布示意图,(f)表示的是焦点位置处的能量分布示意图；(d)和(e)中能量分别最强的位置即为超透镜单元21焦点所在的位置，在该焦点处超透镜单元21对绿光的聚焦能力最强。
[0106]
图11中，(g)和(h)表示的是超透镜单元21不同方向的横截面中red(红光)聚焦光线的能量分布示意图,(i)表示的是焦点位置处的能量分布示意图；(g)和(h)中能量分别最强的位置即为超透镜单元21焦点所在的位置，在该焦点处超透镜单元21对红光的聚焦能力最强。
[0107]
综上关于图11的描述可知，超透镜单元21对蓝光、绿光和红光均有着较好的聚焦能力。
[0108]
在本技术的一个实施例中，同一超透镜单元21中，所有柱状结构212沿垂直透光基底211方向的尺寸均相等。
[0109]
本技术实施例中，对于同一超透镜单元21而言，所有柱状结构212沿垂直透光基底211方向的尺寸均相等，即所有柱状结构212的厚度均相等。
[0110]
可选地，超透镜基板20中，所有柱状结构212的厚度均相等，从而使得所有超透镜单元21的焦距均相等，从而能够便于控制光电感测器体积的减小，从而有利于光谱仪的轻薄化。
[0111]
在本技术的一个实施例中，柱状结构212沿垂直透光基底211方向的尺寸不小于400纳米且不大于1微米；
[0112]
本技术实施例中，柱状结构212沿垂直透光基底211方向的尺寸，即柱状结构212的厚度范围为1um(微米)-400nm，本领域技术人员可以根据实际需求选择合适厚度的柱状结构212，通过调整柱状结构212的厚度、数量以及排布方式，能够获得不同焦距的超透镜单元21。可选地，本技术实施例中，柱状结构212的厚度为600nm。
[0113]
在本技术的一个实施例中，柱状结构212的直径不小于40纳米且不大于200纳米。
[0114]
本技术实施例中，超透镜基板20中，所有柱状结构212的直径范围为40nm-200nm。
[0115]
本技术实施例中，柱状结构211的材料为二氧化钛、氮化镓以及氮化硅等透光材料，通过柱状结构211的折射改变入射光线的光路，从而达到聚焦入射光线的作用。
[0116]
本技术实施例中，超透镜单元21还可以包括液晶层和驱动电极，设置于透镜基板211的一侧，通过驱动电极施加的电场，改变液晶层的透光率，从而能够达到调整超透镜单元21焦点的移动变化，从而能够实现超透镜单元21焦点的动态调整，能够进一步提高光线的利用率。
[0117]
在本技术的一个实施例中，光电探测器还包括：设置于感测基板与超透镜基板20之间的连接层30；连接层20的厚度小于超透镜单元11的焦距。
[0118]
本技术实施例中，结合图1和图2可知，感测基板与超透镜基板20之间设置有连接层30，通过连接层30，实现感测基板与超透镜基板20的固定连接。
[0119]
可选地，连接层30的材料包括pmma(poly-methyl meth-acrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)，pmma具有高透光率，从而能顾避免超透镜单元21的出射光线的损失，保障光线的利用率。
[0120]
基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种光谱仪，包括：上述各个实施例中任一所提供的光电探测器。
[0121]
本技术实施例中，由于光谱仪采用了前述各实施例提供的任一种光电探测器，其原理和技术效果请参阅前述各实施例，在此不再赘述。
[0122]
可选地，本技术实施例中，光电探测器用于接收光谱仪的光栅分离出的特定波长的光，以实现待检测物质中某一成分的确定。
[0123]
基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种光电探测器的制作方法，包括：
[0124]
制作包括至少两个感测单元的感测基板，包括：在衬底一侧形成热电转换层，基于图案化工艺在热电转换层一侧形成反射电极，在反射电极的一侧形成弹性介质结构，基于图案化工艺在弹性介质结构的一侧形成透光电极，在透光电极的一侧形成包括至少两个金属纳米粒子的纳米颗粒层。
[0125]
将超透镜基板贴合于感测基板的入光侧，使得入射至超透镜基板中超透镜单元的光线聚焦到感测单元的吸收层，使得吸收层将光线转换为热能，并传导至热电转换层，热电转换层被构造为将热能转换成电信号。
[0126]
为了便于读者直观了解本技术实施例所提供的光电探测器的制作方法以及采用该方法制作得到的光电探测器的优点，下面将结合图12a-图13c进行具体说明。
[0127]
本技术实施例中，制作感测基板包括以下步骤：
[0128]
首先，在衬底113的一侧沉积氮化铝材料形成热电转换层112，如图12a所示。
[0129]
然后，基于图案化工艺在热电转换层112一侧形成反射电极1111，具体包括：在热电转换层112蒸镀金，形成第一电极层，通过旋胶、曝光、显影以及湿刻工艺处理第一电极层，得到反射电极1111，如图12b所示。
[0130]
接着，采用电子束蒸镀工艺，整面蒸镀pmma材料，从而得到弹性介质结构1112，以保障弹性介质结构1112的均匀成膜，弹性介质结构1112覆盖反射电极1111和热电转换层112未被反射电极1111覆盖的区域，如图12c所示。
[0131]
然后，基于图案化工艺在弹性介质结构1112的一侧形成透光电极1113透光电极1113的材料包括ito(indium tin oxide，氧化铟锡)，其具体制作方法参见反射电极1111的制作方法。
[0132]
接着，采用点旋涂工艺，在透光电极1113以及弹性介质结构1112未被透光电极1113遮盖的区域形成银纳米粒子，的包括金属纳米粒子1114的纳米颗粒层，如图12d所示。
[0133]
本技术实施例中，制作超透镜基板包括以下步骤：
[0134]
首先，在透光基板211的一侧通过ald(atomic layer deposition，原子层沉积)工艺沉积二氧化钛，形成初始层201，如图13a所示。
[0135]
然后，在初始层201通过旋涂工艺形成光刻胶层202，如图13b所示。接着，通过纳米压印技术，实现初始层201的图案化，并刻蚀去掉其它的部分，形成排布于透光基板211一侧的多个柱状结构212，如图13c所示。
[0136]
本技术实施中，感测基板的制作工序和超透镜基板的制作工序，可以同时进行也可以先后进行，待感测基板和超透镜基板均制作完成后，在感测基板或超透镜基板的一侧制作连接层30，然后将感测基板与超透镜基板相互贴合即可。
[0137]
应用本技术实施例，至少能够实现如下有益效果：
[0138]
1、在本技术实施例提供的光电探测器中，通过在感测基板入光侧设置超透镜基板20，使得超透镜单元21将入射的光线聚焦到感测基板中对应感测单元11的吸收层111，通过吸收层111将光线转换为热能，热电转换层112将热能转换成电信号，完成入射光线的探测，从而通过超透镜单元能够提升入射至感测单元11的光线的强度和能量，通过吸收层111捕捉或吸收大部分源自光能的能量并转换能量形态，从而能够提高光电探测器探测入射光线的灵敏度。
[0139]
2、本技术实施例中，光电感测器采用超透镜基板20，由于超透镜单元21相较于几何光学透镜具有体积小、平面化程度高的特点，从而能够减小光电感测器的体积，有利于光谱仪的轻薄化。
[0140]
本技术领域技术人员可以理解，本技术中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本技术中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本技术中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
[0141]
在本技术的描述中，词语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系，为基于附图所示的示例性的方向或位置关系，是为了便于描述或简化描述本技术的实施例，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0142]
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0143]
在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0144]
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0145]
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤的实施顺序并不受限于箭头所指示的顺序。除非本文中有明确的说明，否则在本技术实施例的一些实施场景中，各流程中的步骤可以按照需求以其他的顺序执行。而且，各流程图中的部分或全部步骤基于实际的实施场景，可以包括多个子步骤或者多个阶段。这些子步骤或者阶段中的部分或全部可以在同一时刻被执行，也可以在不同的时刻被执行在执行时刻不同的场景下，这些子步骤或者阶段的执行顺序可以根据需求灵活配置，本技术实施例对此不限制。
[0146]
以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术的方案技术构思的前提下，采用基于本技术技术思想的其他类似实施手段，同样属于本技术实施例的保护范畴。
技术特征：1.一种光电探测器，其特征在于，包括：感测基板和设置于感测基板入光侧的超透镜基板；所述感测基板包括至少两个感测单元，所述感测单元包括叠置的吸收层和热电转换层；所述超透镜基板包括至少两个超透镜单元，所述超透镜单元被构造为将入射的光线聚焦到对应所述感测单元的所述吸收层，使得所述吸收层将光线转换为热能，并传导至所述热电转换层，所述热电转换层被构造为将热能转换成电信号。2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述吸收层包括：依次层叠于所述热电转换层一侧的反射电极、弹性介质结构、透光电极和纳米颗粒层，所述纳米颗粒层包括至少两个金属纳米粒子；所述弹性介质结构沿垂直于所述热电转换层的尺寸，随所述反射电极和所述透光电极施加电场的变化而变化。3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述弹性介质结构沿垂直于所述热电转换层的尺寸不小于4纳米且不大于20纳米。4.根据权利要求3所述的光电探测器，其特征在于，随着所述弹性介质结构沿垂直于所述热电转换层的尺寸的变化，所述感测单元吸收光谱不小于400纳米且不大于750纳米。5.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，还包括下述至少一项：所述金属纳米粒子的直径不小于45纳米且不大于65纳米；所述金属纳米粒子沿垂直于所述热电转换层的尺寸不小于50纳米且不大于80纳米。6.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述反射电极的材料包括金、银和铝中的任一种。7.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述超透镜单元包括透光基底和设置于所述透光基底一侧的至少两个不同直径的柱状结构；沿所述透光基板的中心指向边缘的方向，各个所述柱状结构的直径逐渐减小。8.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，多个所述柱状结构形成至少两个同心设置的柱状结构环组，同一所述柱状结构环组中，所述柱状结构的直径均相等；任意两个相邻的所述柱状结构环组中，位于外侧的所述柱状结构环组中所述柱状结构的直径，小于位于内侧的所述柱状结构环组中所述柱状结构的直径。9.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，同一所述超透镜单元中，所有所述柱状结构沿垂直所述透光基底方向的尺寸均相等。10.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，还包括下述至少一项：所述柱状结构沿垂直所述透光基底方向的尺寸不小于400纳米且不大于1微米；所述柱状结构的直径不小于40纳米且不大于200纳米。11.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，还包括：设置于所述感测基板与所述超透镜基板之间的连接层；所述连接层的厚度小于所述超透镜单元的焦距。12.一种光谱仪，其特征在于，包括：如权利要求1-11中任一项所述的光电探测器。13.一种如权利要求2-11中任一项所述光电探测器的制作方法，其特征在于，包括：制作包括至少两个感测单元的感测基板，包括：在衬底一侧形成热电转换层，基于图案化工艺在所述热电转换层一侧形成反射电极，在所述反射电极的一侧形成弹性介质结构，
基于图案化工艺在所述弹性介质结构的一侧形成透光电极，在所述透光电极的一侧形成包括至少两个金属纳米粒子的纳米颗粒层；将超透镜基板贴合于所述感测基板的入光侧，使得入射至所述超透镜基板中超透镜单元的光线聚焦到所述感测单元的吸收层，使得所述吸收层将光线转换为热能，并传导至所述热电转换层，所述热电转换层被构造为将热能转换成电信号。
技术总结本申请实施例提供了一种光电探测器及其制作方法、光谱仪。在本申请实施例提供的光电探测器中，通过在感测基板入光侧设置超透镜基板，使得超透镜单元将入射的光线聚焦到感测基板中对应感测单元的吸收层，通过吸收层将光线转换为热能，热电转换层将热能转换成电信号，完成入射光线的探测，从而通过超透镜单元能够提升入射至感测单元的光线的强度和能量，通过吸收层捕捉或吸收大部分源自光能的能量并转换能量形态，从而能够提高光电探测器探测入射光线的灵敏度。光线的灵敏度。光线的灵敏度。
技术研发人员：周健
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
