一种可检测入射光强度的霍尔传感器的制作方法

本发明涉及空间光学技术领域，具体涉及一种可检测入射光强度的霍尔传感器。

背景技术：

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔(a.h.hall，1855-1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应。霍尔效应：若将金属或半导体薄片垂直置于磁感应强度为b的磁场中，给垂直磁场方向上通有电流时，在垂直于电流和磁场的方向上产生电场的物理现象。由于霍尔传感器能够检测磁场的方向和大小，因此可以广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面，并且基于半导体的霍尔传感器被广泛使用。这里，基于半导体的霍尔传感器是指用互补金属氧化物半导体(cmos)、bipolar(双极)、bicmos(bipolarcmos，双极-互补金属氧化物半导体)实施的霍尔传感器。

然而，现有的霍尔传感器均是被用作测量磁场或者电场的检测，无法进行光的检测。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有霍尔传感器无法进行光检测的问题。

为此，本发明提供了一种可检测入射光强度的霍尔传感器，包括衬底层，设置于衬底层上方的金属层，设置于金属层上方的透光导电层，所述透光导电层的上方还设置有多个平行排列的金属条；所述透光导电层的左右设置有电极；所述透光导电层的前后两侧设置有磁极。

所述透光导电层为金属氧化物制成。

所述透光导电层为ito或fto或zao。

所述金属条的设置方向为水平方向。

所述金属条的为水平横向设置。

所述金属条的为水平纵向设置。

所述衬底层的为硅层。

所述金属层、金属条为导电良好的金属材料制成。

所述金属层、金属条为金或银制成。

所述透光导电层的上表面还设置有石墨烯层。

本发明的有益效果：本发明提供的这种可检测入射光强度的霍尔传感器，通过光对霍尔效应的电场造成影响，从而改变传感器的电流，通过对电流的检测，来反应光的变化，不仅结构简单，而且灵敏性高，特别是对能够与法布里-珀罗腔共振的特定频率的光，具有非常好的检测效果，通过改变透光导电层所加载的电压，可以调节透光导电层对不同频率的光的响应，使得法布里-珀罗腔的共振频率发生改变，这样就可以对共振的频率进行调节。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是可检测入射光强度的霍尔传感器俯视图。

图2是可检测入射光强度的霍尔传感器侧视图。

图3是可检测入射光强度的霍尔传感器侧视图二。

图中：1、衬底层；2、金属层；3、透光导电层；4、金属条；5、磁极6、电极；7、石墨烯层。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

为了克服现有霍尔传感器无法进行光检测的问题。本发明提供了一种如图1、图2所示的可检测入射光强度的霍尔传感器，包括衬底层1，设置于衬底层1上方的金属层2，设置于金属层2上方的透光导电层3，所述透光导电层3的上方还设置有多个平行排列的金属条4，这样，在金属条4与金属层2之间形成了一个法布里-珀罗腔，在法布里-珀罗腔中填充的是透光导电层3，这样就可以形成共振，改变入射光的有效折射率；所述透光导电层3的左右设置有电极6，这样可以对透光导电层3加载电压，通过加载不同的电压可以调节该法布里-珀罗腔的共振频率，使得对应频率的入射光产生共振，提高有效吸收率；透光导电层3与电极6点连接，金属层2、金属条4与电极6不连通；所述透光导电层3的前后两侧设置有磁极5，这样可以形成与电场平衡的磁场，具体的说，该霍尔传感器的霍尔电压是可调的，霍尔电压受到入射光与所加载的电压的共同影响，霍尔电压形成的电场与磁极5的磁场对电子的影响最终会形成一个动态平衡状态，监测平衡的电流来判断入射光的状态。

另外，金属条4可以是直接设置于透光导电层3上，如图2所示，也可以是镶嵌在透光导电层3的上表面内，如图3所示。

所述透光导电层3为金属氧化物制成，常见的选择为ito或fto或zao；透光导电层3通过电极6加载的电压可以动态调节对不同波长的光的影响。

另外，透光导电层3的厚度需满足法布里-珀罗腔内发生共振的要求，2nl=λ,其中，n为整数，l为透光导电层3的厚度，λ为入射光在腔内的波长；一般透光导电层3的厚度范围可选择在20～60nm之间。

所述金属条4的设置方向为水平方向，具体的说，金属条4是设置在透光导电层3上层，设置的方向可以是水平横向也可以是水平纵向，当然也可以是其他的倾斜角度，其主要的特点是金属条4之间形成纳米级别的缝隙，缝隙的宽度可以是50～800nm，具体根据可根据所要检测的入射光的波长进行设定。

所述衬底层1的为硅层。

所述金属层2、金属条4为导电良好的金属材料制成；优先的选择，金属层2、金属条4为金或银制成。

为了确保光能够顺利透过金属层2，所述金属层2的厚度为5～30nm；金属层2的厚度优先的选择10nm；其次是15nm、5nm、20nm中的其他厚度，这主要考虑的是光的透过率以及对光的选择等因素。

所述金属条4的厚度为10～30nm，优先的选择为10nm、15nm、20nm；金属条4两两之间的间隔的宽度为50～130nm，优先的选择为60nm、65nm、70nm；金属条4不仅具有反射共振波长的光的作用，还有透射其他波长的光的作用，因此，既要考虑透射率也要考虑反射率，在对金属条4进行选择的时候，根据实际需要检测的光的波长范围，选择相适应的金属条4。

如图3所示，所述透光导电层3的上表面还设置有石墨烯层7，增加石墨烯层7将石墨烯层7与电极6进行电连接，这样可以增大载流子迁移的速率，从而使得入射光对电压的影响更加灵敏。

实际使用的时候，将电极6与外接电源连接，以便给透光导电层3加载电压v，入射光从上方入射金属条4，可以改变透光导电层3的有效折射率，进而使得透光导电层3的电导率发生变化，最终使得透光导电层3在磁极5之间的霍尔电压组成发生变化，通过检测对应的电流变化，实现对光的感应。

综上所述，该可检测入射光强度的霍尔传感器，通过光对霍尔效应的电场造成影响，从而改变传感器的电流，通过对电流的检测，来反映光的变化，不仅结构简单，而且灵敏性高，特别是对能够与法布里-珀罗腔共振的特定频率的光，具有非常好的检测效果，通过改变透光导电层3所加载的电压，可以调节透光导电层3对不同频率的光的响应，使得法布里-珀罗腔的共振频率发生改变，这样就可以对共振的频率进行调节。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。