一种单片集成光电芯片及其制备方法与电池表面温度的测量方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种单片集成光电芯片及其制备方法与电池表面温度的测量方法。

背景技术：

1、电池(例如锂离子电池等)作为最主要的储能元件，直接影响着许多电子设备的安全性和可靠性。然而，电池的外观温度变化会极大地影响其使用体验，比如潜在的热失控、低温下的性能下降和加速老化等，仍然阻碍着电池的进一步发展。为确保电池安全、高效、可靠地运行，监测其热状态对于安全保护、性能优化和健康管理至关重要。

2、因此，急需提供一种精度高的用于温度测量的设备。

技术实现思路

1、基于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单片集成光电芯片及其制备方法与电池表面温度的测量方法，旨在提供一种精度高的用于温度测量的设备。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的第一方面，提供一种单片集成光电芯片，其中，所述单片集成光电芯片包括衬底，以及间隔集成在所述衬底上的发光二极管和光电探测器，所述光电探测器包括mqws层以及与所述mqws层连接的n电极和p电极，所述mqws层包括交替层叠设置的ingan层和gan层。

4、可选地，所述发光二极管与所述光电探测器之间的间隙中填充有绝缘物质；

5、和/或，所述衬底包括蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底中的至少一种。

6、可选地，所述光电探测器还包括n-gan层、p-gan层和ito层；所述n-gan层、mqws层、p-gan层和ito层依次层叠设置在所述衬底上，且所述n-gan层贴合所述衬底表面设置。

7、可选地，所述光电探测器还包括：

8、绝缘层，所述绝缘层位于所述ito层背离所述衬底一侧的表面上；

9、分布布拉格反射层，所述分布布拉格反射层位于所述绝缘层背离所述ito层一侧的表面上；

10、所述n电极贯穿所述绝缘层与所述分布布拉格反射层；所述n电极的一端与所述n-gan层相连；所述n电极的另一端设置在所述分布布拉格反射层上，用于与外部器件连接；

11、所述p电极与所述n电极间隔设置，所述p电极贯穿所述绝缘层与所述分布布拉格反射层；所述p电极的一端与所述ito层相连；所述p电极的另一端设置在所述分布布拉格反射层上，用于与外部器件连接。

12、可选地，所述分布布拉格反射层包括交替层叠设置的sio2层和ti2o3层，或所述分布布拉格反射层包括交替层叠设置的sio2层和ti3o5层；

13、所述绝缘层包括sio2层、sin层中的至少一种。

14、可选地，所述发光二极管包括依次层叠设置在所述衬底上的n-gan层、mqws层、p-gan层、ito层、绝缘层和分布布拉格反射层，且所述n-gan层贴合所述衬底表面设置；

15、所述发光二极管还包括：

16、n电极，所述n电极贯穿所述绝缘层与所述分布布拉格反射层；所述n电极的一端与所述n-gan层相连；所述n电极的另一端设置在所述分布布拉格反射层上，用于与外部器件连接；

17、p电极，所述p电极与所述n电极间隔设置，所述p电极贯穿所述绝缘层与所述分布布拉格反射层；所述p电极的一端与所述ito层相连；所述p电极的另一端设置在所述分布布拉格反射层上，用于与外部器件连接。

18、本发明的第二方面，提供一种单片集成光电芯片的制备方法，其中，包括如下步骤：

19、提供衬底；

20、在所述衬底上集成间隔设置的发光二极管和光电探测器；

21、所述光电探测器包括mqws层以及与所述mqws层连接的n电极和p电极，所述mqws层包括交替层叠设置的ingan层和gan层。

22、本发明的第三方面，提供一种电池表面温度的测量方法，其中，包括如下步骤：

23、提供待测电池；

24、将若干个单片集成光电芯片贴附于所述待测电池表面不同位置处，测得所述待测电池表面不同位置处的温度；

25、所述单片集成光电芯片为本发明如上所述的单片集成光电芯片。

26、可选地，所述将若干个单片集成光电芯片贴附于所述待测电池表面不同位置处，测得所述待测电池表面不同位置处的温度的步骤具体包括如下步骤：

27、测定所述若干个单片集成光电芯片的光电流随温度变化的标准曲线；

28、然后将所述若干个单片集成光电芯片排布并贴附于所述待测电池表面不同位置处，测得若干个光电流；

29、通过所述若干个单片集成光电芯片的光电流随温度变化的标准曲线和测得的若干个光电流，得到所述待测电池表面不同位置处的温度。

30、可选地，每个单片集成光电芯片的光电流随温度变化的标准曲线的测定步骤具体包括：

31、提供标定电池；

32、将所述单片集成光电芯片贴附于所述标定电池表面，同时将热电偶贴附于所述单片集成光电芯片表面；

33、对所述标定电池进行充电或放电的过程中，利用所述单片集成光电芯片和所述热电偶分别测试得到随时间变化的光电流和随时间变化的温度；

34、将所述随时间变化的光电流和所述随时间变化的温度进行拟合，得到所述单片集成光电芯片的光电流随温度变化的标准曲线。

35、有益效果：本发明提供的单片集成光电芯片，操作简便，可直接置于电池表面测量温度，其对充放电过程中电池温度变化响应快，灵敏度高，可精确测定电池表面的温度，可用于检测20～150℃温度变化范围，最小可分辨小于0.1℃的温度变化。此外，该单片集成光电芯片为毫米级，大大缩小了器件体积以及成本，测试方式十分灵活，不仅能实现电池表面单点温度的检测，还可将多个单片集成光电芯片阵列排布在电池表面，同时读取多点温度，完成电池表面温度分布的测量。

1.一种单片集成光电芯片，其特征在于，所述单片集成光电芯片包括衬底，以及间隔集成在所述衬底上的发光二极管和光电探测器，所述光电探测器包括mqws层以及与所述mqws层连接的n电极和p电极，所述mqws层包括交替层叠设置的ingan层和gan层。

2.根据权利要求1所述的单片集成光电芯片，其特征在于，所述发光二极管与所述光电探测器之间的间隙中填充有绝缘物质；

3.根据权利要求1所述的单片集成光电芯片，其特征在于，所述光电探测器还包括n-gan层、p-gan层和ito层；所述n-gan层、mqws层、p-gan层和ito层依次层叠设置在所述衬底上，且所述n-gan层贴合所述衬底表面设置。

4.根据权利要求3所述的单片集成光电芯片，其特征在于，所述光电探测器还包括：

5.根据权利要求4所述的单片集成光电芯片，其特征在于，所述分布布拉格反射层包括交替层叠设置的sio2层和ti2o3层，或所述分布布拉格反射层包括交替层叠设置的sio2层和ti3o5层；

6.根据权利要求1-5任一项所述的单片集成光电芯片，其特征在于，所述发光二极管包括依次层叠设置在所述衬底上的n-gan层、mqws层、p-gan层、ito层、绝缘层和分布布拉格反射层，且所述n-gan层贴合所述衬底表面设置；

7.一种单片集成光电芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.一种电池表面温度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述将若干个单片集成光电芯片贴附于所述待测电池表面不同位置处，测得所述待测电池表面不同位置处的温度的步骤具体包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，每个单片集成光电芯片的光电流随温度变化的标准曲线的测定步骤具体包括：