近日，南边科技年夜学深港微电子学院李携曦助理传授课题组于氮化镓光电传感器件范畴取患上研究进展，相干结果于IEEE Electron Device Letters、Microsystems Nanoengineering及Sensors and Actuators B: Chemical期刊上发表。

角度传感器件

本研究提出将具备发光及光探测能力的微型氮化镓器件与装有乙醇的容器集成。乙醇于扭转历程中调治内反射光量，片上探测器孕育发生光电流旌旗灯号，以显示响应的角度变化。器件尺寸为5妹妹×5妹妹×4妹妹，从四个片上探测器测患上的光电流可用在鉴别0–360°的全角度规模，并展示出0.33 s的相应时间。

相干结果以“III-Nitride Microsensors for 360°Angle Detection”为题发表在IEEEElectronDeviceLetters上(IF:4.187)，并当选为当期Editors Pick。论文第一作者为2021级博士生尹嘉豪。

图1：(a)封装后的器件图；(b)光电流随扭转角变化的曲线。

压力传感器件

本研究提出于氮化镓单片上集成光源及光检测器，并与具备微布局的PDMS薄膜集成，实现微型压力传感器。施加外界压力时，带有微圆顶阵列布局的PDMS薄膜与氮化镓芯片的接触面积增长，从而转变光流传路径及光电流值。传感器件尺寸为2妹妹×2妹妹×0.4妹妹，相应时间小在5 ms，与文献报导比拟具备较高的敏捷度，并经由过程18,000次轮回实验验证了其不变性。此外，其于可穿着运用中的及时监控能力已经获得试验证实。

相干结果以“A Chip-Scale GaN-Based Optical Pressure Sensor With Microdome-Patterned Polydimethylsiloxane (PDMS)”为题发表于IEEE Electron Device Letters上(IF:4.187)。论文配合第一作者为2021级联培博士生安小帅及2018级本科生罗雨萌。

图2：固定于人体腹部的器件(a)前视图及(b)侧视图；(c)于差别的身体运动下丈量的光电流变化。

风速传感器件

跟着便携式传感装备的快速成长，对于相应速率快、敏捷度高、体积小、成本低的风速传感器的需求正成为主要趋向。本研究基在氮化镓光电器件与柔性PDMS的集成，提出了一种新型风速传感器件。传感器件无需外部光学耦合元件，可检测高达53.5ms-1的气流速度，并具备12ms的快速相应，展示了其于监测人体呼吸中的运用。

论文结果以“Chip-Scale Optical Airflow Sensor”为题发表于Microsystems Nanoengineering上(IF:7.127)。论文第一作者为2018级本科生罗雨萌。

图3：嘴部经由过程管子吹向传感器的(a)光学图象及(b)光电流相应。

湿度传感器件

本研究提出了一种基在氮化镓器件与人造卵白石紧凑集成的新型光学湿度传感器。卵白石薄膜由具备亲水性的二氧化硅粉末构成，其与湿度相干的光反射可以经由过程片上检测器切确监测。集成器件于相对于湿度（RH）3.8-90%规模内体现出高度线性相应，敏捷度为0.046-0.051 μA/%RH，并展示出其对于人体呼吸状态的及时监测能力。

论文结果以“An optical humidity sensor: A compact photonic chip integrated with artificial opal”发表于Sensors and Actuators B: Chemical上(IF:7.46)。论文第一作者为2020级博士生喻彬璐。

图4：传感器件于差别呼吸前提下的及时光电流相应。

李携曦为上述论文通信作者，南边科技年夜学深港微电子学院为第一通信单元。以上研究还有获得了南科年夜深港微电子学院传授在洪宇、研究副传授汪青、及中国香港年夜学助理传授褚智勤的撑持。

相干论文列表：

J1) J. Yin, H. Yang, Y. Luo, Q. Wang, H. Yu, and K.H. Li*, III-Nitride Microsensors for 360° Angle Detection, IEEE Electron Device Letters 43, 458-461 (2022).

J2) X. An#, Y. Luo#, B. Yu, L. Chen, and K.H. Li*, A Chip-Scale GaN-Based Optical Pressure Sensor With Microdome-Patterned Polydimethylsiloxane (PDMS), IEEE Electron Device Letters 42, 1532-1535 (2021).

J3) Y. Luo, X. An, L. Chen, and K.H. Li*, Chip-Scale Optical Airflow Sensor, Microsystems Nanoengineering 8, 4 (2022).

J4) B. Yu, Y. Luo, L. Chen, Z. Chu, and K. H. Li*, An optical humidity sensor: A compact photonic chip integrated with artificial opal, Sensors and Actuators B: Chemical349, 130763 (2021)