用于感测的装置的制造方法_2

文档序号:9635034阅读:来源:国知局
0040]石墨烯7对于入射的电磁辐射15来说可以是透明的,以便入射的电磁辐射15对石墨烯7没有直接影响。在一些实施例中,热电材料4可以是电磁辐射的差的吸收器和/或差的热导体。这可以导致针对给定数量的入射的电磁辐射在热电材料4的温度中的仅小的变化。
[0041]如以下关于图2和图3描述的,可以通过将一个或多个天线21、31耦合到传感器1来增加热电材料4的温度中的变化的幅度。
[0042]图2说明了根据本公开的实施例的装置10。装置10包括传感器1和至少一个天线21。
[0043]传感器1可以是如以上关于图1所描述的。在图2中,在平面图中说明了传感器,因此示出了仅石墨烯7和接触9、11。感测部3将被放置在石墨烯7之下。
[0044]在图2的实施例中,接触9、11被形成在天线21中。在图2的实施例中,源和漏接触9、11两者被形成在天线21中。在其它实施例中,接触9、11中的仅一个接触可以被形成在天线21中。
[0045]天线21可以包括:任何构件,该任何构件可以被配置为将由入射的电磁辐射15所导致的加热聚集到传感器1上。
[0046]天线21可以具有任何尺寸和/或形状。在图2的实施例中,天线21具有领结几何形状。天线21包括两个三角形。在图2的实施例中,三角形是等腰三角形以及第一三角形的顶点被接合到第二三角形的顶点。天线21还可以包括:附件22,其可以被配置为将天线21连接到外部电路。在图2的实施例中,附件22是矩形的。在一些实施例中,附件22可以位于石墨烯7上以改进至石墨烯通道的接触电阻。
[0047]天线21可以流电地连接到石墨烯7。这可以使得直流能够在天线21和石墨烯7之间流动以及可以使得天线能够担当接触9、11。
[0048]当电磁辐射15入射到天线21上时,天线21可以吸收电磁辐射15。这可以导致在天线21的温度中的增加。
[0049]在图2中的天线21的底纹提供了响应于入射的电磁辐射15的天线21的温度的指示。较黑的区域指示具有更高温度的区域。在图2中能够看出的是,天线21的加热被分布到天线21的大部分。
[0050]因为天线21担当接触9、11,因此它们可以与如图1中说明的热电材料4直接接触。这可以使得热量能够从天线21传递到热电材料4。因为天线21可以聚集电磁辐射的效果,因此与没有天线21将实现的相比,这可以导致在温度中的更大的变化。在接触的温度中的更大的变化可以提供在热电材料4的温度中的更大的变化,其可以提供石墨烯7的更大响应。
[0051]天线21的尺寸和形状可以被选择以使得针对入射的电磁辐射15的特定波长而言加热更高效。例如,天线21可以被选择以具有在光谱的红外区域中的谐振波长。
[0052]在图2的特定实施例中,两个天线21具有相同的尺寸和形状。在其它实施例中,天线21可以具有不同的尺寸和/或形状。这可以使得它们响应于不同波长的入射的电磁福射15。
[0053]被选择用作天线21的材料可以包括高损耗材料。这可以导致针对给定数量的入射辐射的更大数量的加热。
[0054]图3说明了根据本公开的实施例的另一个装置10。图3的装置10也包括传感器1和至少一个天线31。在图3的实施例中,天线31是等离子天线(plasmonic antenna) 31。传感器1可以是如以上关于图1所描述的。在图3中,在平面图中说明了传感器,因此示出了仅石墨烯7和接触9、11。感测部3将被放置在石墨烯7之下。
[0055]在图3中提供了仅一个等离子天线31。将认识到的是,在其它实施例中,可以提供超过一个等离子天线31。
[0056]与接触9、11分离来提供等离子天线31。等离子天线31可以被提供以便除了石墨烯通道自身之外在接触9、11和等离子天线31之间没有直接金属短路。
[0057]在图3的实施例中,在两个接触9、11之间的石墨烯7通道的中间来提供等离子天线31。将理解的是,在其它实施例中,等离子天线31可以被放置在沿着石墨烯7通道的任何点处。
[0058]等离子天线31可以被配置为使得入射的电磁辐射15的电磁场能够被聚集到间隙33中。间隙33可以是小的间隙。间隙33可以比天线31的谐振波长小。例如,间隙33可以在50 - 200nm的范围中。
[0059]等离子天线31可以具有任何合适的尺寸和/或形状,以便使得入射的电磁辐射15的电磁场能够被聚集到间隙33中。在图3的实施例中,天线31具有领结几何形状。天线31包括由小间隙33分隔的两个三角形。在图3的实施例中,三角形是等腰三角形以及第一三角形的顶点被放置在第二三角形的顶点的附近。在两个顶点之间提供间隙33。
[0060]在图3中的天线31的底纹提供了响应于入射的电磁辐射15的天线31的加热的指示。较黑的区域指示具有更高温度的区域。在图3中能够看出的是,天线31的加热被局限在三角形的顶点中以及在两个顶点之间的小间隙33中。
[0061]在间隙33中的温度中的增加可以导致直接在间隙33下的石墨烯7的温度中的增加。这可以进而导致直接在石墨烯7之下的热电材料4的温度中的增加。因为加热效果被局限在小区域中,这可以导致针对该区域的在温度中的相对大的增加。与如果相同数量的电磁辐射直接入射在传感器1上将发生的在温度中的增加相比,在温度中的增加可以是大的。
[0062]等离子天线31的尺寸和形状可以被选择以使得针对入射的电磁辐射15的特定波长而言加热更高效。例如,等离子天线31可以被选择以具有在光谱的红外区域中的谐振波长。
[0063]在一些实施例中,等离子天线31可以耦合到一个或多个等离子透镜。等离子透镜收集来自大表面面积的入射的电磁辐射。与传感器1的表面相比,透镜的有效表面面积可以是更大的。所收集的辐射然后可以被聚焦到等离子天线31上。等离子透镜可以包括一个或多个金属圆盘。
[0064]在图2和图3的示例中,天线21、31具有领结几何形状。在本公开的其它实施例中,可以使用其它形状的天线21、31。例如,天线21、31可以包括由小间隙分隔的两个矩形或由小间隙分隔的两个圆盘或椭圆。
[0065]被选择的天线21、31的形状可以取决于多个因素。一个此类因素可以是天线21、31旨在响应于的电磁辐射的波长。如果天线21、31被选择为响应于红外辐射,则天线21、31可以是领结天线21、31或两个矩形。此类天线21、31可能需要响应于具有在微米范围中的波长的电磁辐射。在其它实施例中,天线21、31可以被选择以响应于可见光。在此类实施例中,天线21、31可能需要响应于具有在纳米范围中的波长的辐射以及可能难于以希望的分辨率制作具有诸如领结的复杂形状的天线21、31。因此,针对在光谱的可见光范围中的波长而言,天线21、31可以是圆盘或圆形或椭圆形。
[0066]如上所述的装置10提供了装置10,其可以用于感测包含在光谱的红外区域中的电磁辐射的电磁辐射。
[0067]天线21、31可以被配置聚焦入射的电磁辐射以造成感测部3的局部加热。这放大了入射的电磁辐射的效果。这增加了装置10的灵敏度,因为针对相同数量的入射的电磁辐射,它给出更大的输出信号。这可以考虑到将被提供的可测量的响应,即使针对低水平的入射辐射。
[0068]此外,天线21、31可以被配置为在特定波长处谐振。这可以使得装置10能够用于检测特定波长的入射的电磁辐射15。如果天线21、31是针对特定波长的入射的电磁辐射15而优化的,则对其他波长的辐射而言,它的响应性将不会很好。这可以意味的是,对于其它波长而言,天线21、31将不会同样多地变热。这担当针对环境电磁辐射的过滤器。
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