摘要一种基于氮化镓(GaN)光电器件的压力传感器,包括:单片集成的GaN光电器件,该器件包括发光二极管(LED)和光电二极管(PD);蓝宝石基底,设置在GaN光电器件的上方,蓝宝石基底用于实现光在LED和PD之间的全内反射;柔性基板,GaN光电器件连同蓝宝石基底封装在柔性基板上;具有微纳结构的薄膜,设置在蓝宝石基底上方,在受力变形时,随着薄膜与蓝宝石基底接触面积的增加,影响全内反射的条件,进而影响从LED发出并反射回PD的光量。本发明实现了一种无袖带的可穿戴式的微型血压测量设备,可进行非阻塞的血压监测,从而能够提高用户的舒适度;该血压测量装置实现了器件小型化,利于可穿戴应用,且能够采集高质量更的脉搏波信号。
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专利类型
发明专利
申请/专利号
CN202410632564.0
申请日期
2024-05-21
公开/公告号
CN118576168A
公开/公告日
2024-09-03
主分类号
A61B5/021(2006.01) A A61 A61B A61B5
分类号
A61B5/021(2006.01) H01L27/15(2006.01) A61B5/021 H01L27/15
主申请人地址
518000 广东省深圳市南山区西丽街道深圳大学城清华校区A栋二楼
专利代理机构
深圳新创友知识产权代理有限公司
代理人
王震宇
国别省市代码
广东;44
主权项:
1.一种基于氮化镓GaN光电器件的压力传感器,其特征在于,包括: 单片集成的氮化镓GaN光电器件,该器件包括发光二极管LED和光电二极管PD; 蓝宝石基底,设置在所述GaN光电器件的上方,用于实现光在LED和PD之间的全内反射; 柔性基板,所述GaN光电器件连同所述蓝宝石基底封装在所述柔性基板上; 具有微纳结构的薄膜,设置在所述蓝宝石基底上方,在受力变形时,所述薄膜与所述蓝宝石基底之间的空气体积变小而所述薄膜与所述蓝宝石基底的接触面积增大,改变光从所述蓝宝石基底到所述薄膜的有效折射率,从而影响全内反射的条件,进而影响从LED发出并反射回PD的光量。 2.如权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述LED和所述PD是通过相同的PN结结构实现,能够在正向偏置下作为LED发光,在零偏或反向偏置下作为PD工作。 3.如权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,所述薄膜为PDMS薄膜。 4.如权利要求1至3任一项所述的压力传感器,其特征在于,所述PDMS薄膜的纳米结构包括爆米花状纳米结构,优选地,所述爆米花状纳米结构通过灼烧过程形成。 5.如权利要求4所述的压力传感器,其特征在于,所述PDMS薄膜的微米级结构形成蜂窝孔,与所述爆米花状纳米结构相结合,形成微纳双重结构。 6.如权利要求1至5任一项所述的压力传感器,其特征在于,所述蓝宝石基底具有直径和高度为微米级的圆顶形阵列图案。 7.如权利要求1至6任一项所述的压力传感器,其特征在于,包括三个GaN光电器件,共享所述柔性基板,形成光学脉搏传感器阵列OPSA,分别对应寸、关、尺穴位。 8.如权利要求1至7任一项所述的压力传感器,其特征在于,所述LED包括由InGaN/GaN组成的多量子阱(MQW)结构,其中心区域作为LED的发光区,其周围区域作为PD的感光区,外延结构包括无掺杂的氮化镓层、硅掺杂的n型氮化镓、InGaN/GaN多量子阱和镁掺杂的p型氮化镓层,通过金属有机化学气相沉积技术MOCVD在蓝宝石基底上生长形成。 9.如权利要求8所述的压力传感器,其特征在于,在氮化镓GaN光电器件的p型氮化镓层表面沉积氧化铟锡ITO层,用于促进电流扩散;通过光刻技术和电感耦合等离子体蚀刻技术形成二极管对;利用等离子体增强化学气相沉积PECVD沉积二氧化硅钝化层,并通过光学薄膜镀膜机镀上二氧化硅/二氧化钛分布式布拉格反射(DBR)层;当电流注入时,MQW内的载流子重组导致发光,而蓝宝石基底和外表面产生的全内反射将光导向PD,并由PD接收反射光;光注入时,PD的MQW产生载流子,从而产生光电流。 10.一种血压测量装置,其特征在于,包括如权利要求1至9任一项所述的压力传感器。