一种多种气体检测芯片及其制备方法

1.本发明涉及气体检测元件领域，特别涉及一种多种气体检测芯片及其制备方法。


背景技术：

2.利用传感器件检测环境中气体种类和浓度，在环境监测、公共卫生、生命健康、生物安全等生产生活领域有着广泛的应用。光学检测是气体传感检测的重要手段之一，相比于传统的传感检测方法，光学检测技术不需要样品制备，具有快速、非侵入、高效和动态等优点，适用于现场快速检测和连续实时在线分析。基于等离激元的纳米光子传感，对周围环境折射率变化敏感，是一种出色的光学检测候选技术。
3.根据纳米结构几何形状的边界条件，可以分为两种不同形式的等离激元：在金属纳米薄膜和介电质界面产生的表面等离极化激元(spp)和金属纳米颗粒支持的局域表面等离激元(lspr)。表面等离极化激元(spp)结构需要精确控制非垂直光入射角，导致整体器件微型化和集成化困难，并且容易受到体效应的影响，导致检测选择性较低。而局域表面等离激元(lspr)结构的激元品质因子低，由于等离激元传感的检测灵敏度与即激元品质因子成正比，也就导致局域表面等离激元(lspr)结构的检测灵敏度低。并且，通常情况下，表面等离极化激元(spp)结构和局域表面等离激元(lspr)结构的基底的折射率要远大于气体折射率，其纳米颗粒周围的非均一折射率会阻碍高品质等离激元共振峰的实现，进而限制等离激元结构对气体的高灵敏检测。并且，无论是表面等离极化激元(spp)结构还是局域表面等离激元(lspr)结构，通常只具有单一的等离激元结构，导致缺乏对不同气体检测的选择性，不能实现多种不同气体的同时检测，不能满足混合气体环境下对多种气体快速检测的需求。


技术实现要素：

4.本发明要解决的是气体检测器件体积大、不易集成化，选择性低，并且检测灵敏度低，不能实现对多种气体的同时快速检测的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本技术在一方面公开了一种多种气体检测芯片，包括基底层、阵列层和覆盖层；
6.阵列层设置在基底层上，阵列层由多个金属纳米颗粒按预设排布规则排布构成；
7.覆盖层设置在阵列层上；覆盖层包括多层第一覆盖层，多层第一覆盖层分别覆盖阵列层的不同区域，多层第一覆盖层完全覆盖阵列层。
8.进一步的，阵列层的多个金属纳米颗粒具有相同的大小和形状。
9.进一步的，多层第一覆盖层的结构均不相同，用于吸附不同的待检测气体。
10.本技术在另一方面公开了一种多种气体检测芯片的制备方法，该方法包括：
11.确定阵列层中多个金属纳米颗粒的预设排布规则、大小和形状；
12.基于多个金属纳米颗粒的预设排布规则、大小和形状，在基底层上形成阵列层；
13.将阵列层划分为大小相同的多个区域，基于多个区域确定孔掩膜版中孔的排布、
大小和形状；
14.基于孔掩膜版，采用不同的制备原料，在多个区域上形成完全覆盖多个区域的覆盖层，得到初始检测阵列；覆盖层包括多层第一覆盖层；多层第一覆盖层分别覆盖多个区域中的不同区域；
15.将初始检测阵列划片，得到至少一个多种气体检测芯片；每个多种气体检测芯片均包括所述多层第一覆盖层。
16.进一步的，确定阵列层中多个金属纳米颗粒的预设排布规则、大小和形状的方法为时域有限差分法。
17.进一步的，基于多个金属纳米颗粒的预设排布规则、大小和形状，在基底层上形成阵列层，包括：
18.基于多个金属纳米颗粒的预设排布规则、大小和形状，在基底层上形成光刻胶阵列；
19.基于光刻胶阵列在基底层上形成金属薄膜；
20.基于金属薄膜在基底层上形成阵列层；
21.将金属薄膜从基底层上剥离。
22.进一步的，基于多个金属纳米颗粒的预设排布规则、大小和形状，在基底层上形成光刻胶阵列，包括：
23.基于多个金属纳米颗粒的预设排布规则、大小和形状设计光刻胶阵列模具；
24.通过光刻胶阵列模具在基底层上压印形成光刻胶阵列。
25.进一步的，基于多个区域确定孔掩膜版中孔的排布、大小和形状，包括：
26.确定孔掩膜版中孔的大小和形状与多个区域中每个区域的大小和形状一致；
27.确定孔掩膜版中孔的排布与多个区域中其中一个区域在阵列层中的排布位置一致。
28.进一步的，在多个区域上形成完全覆盖多个区域的覆盖层的方法为喷涂沉积。
29.进一步的，基于孔掩膜版，采用不同的制备原料，在多个区域上形成完全覆盖多个区域的覆盖层，得到初始检测阵列，包括：
30.将孔掩膜版上的孔与多个区域中其中一个区域对应；
31.基于孔掩膜版，将制备原料喷涂在阵列层上，形成一层第一覆盖层；
32.移动孔掩膜版，至孔掩膜版上的孔与多个区域中未形成第一覆盖层的其中一个区域对应；
33.更换制备原料；
34.基于移动后的孔掩膜版，将更换后的制备原料喷涂在阵列层上，形成一层第一覆盖层；
35.重复步骤：移动孔掩膜版，至孔掩膜版上的孔与多个区域中未形成第一覆盖层的其中一个区域对应；更换制备原料；基于移动后的孔掩膜版，将更换后的制备原料喷涂在阵列层上，形成一层第一覆盖层；直到多个区域上均形成一层第一覆盖层，得到初始检测阵列。
36.采用上述技术方案，本技术提供的多种气体检测芯片具有如下有益效果：
37.本技术公开的多种气体检测芯片，其包括基底层、阵列层和覆盖层；阵列层设置在
基底层上，阵列层由多个金属纳米颗粒按预设排布规则排布构成；覆盖层设置在阵列层上；覆盖层包括多层第一覆盖层，多层第一覆盖层分别覆盖阵列层的不同区域，多层第一覆盖层完全覆盖阵列层。如此，得到的多种气体检测芯片具有选择性高、检测灵敏度高、体积小、易集成化，并且能够对多种气体同时快速检测的优点。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的结构示意图；
40.图2为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
41.图3为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
42.图4为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
43.图5为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
44.图6为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
45.图7为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
46.图8为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
47.图9为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
48.图10为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
49.图11为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图；
50.图12为本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图。
51.以下对附图作补充说明：
52.1-基底层；110-光刻胶阵列；120-金属薄膜；2-阵列层；21-金属纳米颗粒；200-光刻胶阵列模具；3-覆盖层；300-孔掩膜版；31-第一覆盖层；311-第一层第一覆盖层；312-第二层第一覆盖层；313-第三层第一覆盖层；314-第四层第一覆盖层；4-初始检测阵列；5-多种气体检测芯片。
具体实施方式
53.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
54.此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第
一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
55.图1示出了本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的结构示意图，如图1所示，该多种气体检测芯片包括基底层1、阵列层2和多层覆盖层3。其中，阵列层2设置在基底层1上，覆盖层3设置在阵列层2上。
56.作为一种可选的实施方式，阵列层2由多个金属纳米颗粒21构成。多个金属纳米颗粒21按照预设排布规则排布，并且每个金属纳米颗粒21都具有相同的大小和形状。
57.按照预设排布规则排布的多个金属纳米颗粒21形成规则阵列，使得多个金属纳米颗粒21激发的局域表面等离激元与阵列层2整体的瑞利异常衍射光发生耦合，形成表面晶格共振。表面晶格共振能够极大地减小共振峰宽，并提高等离激元共振的品质因子，从而提高检测灵敏度。此外，形成规则阵列的多个金属纳米颗粒21还能进一步提升等离激元的近场耦合增强作用，并保留单个金属纳米颗粒21构成的单元热点的超小模式体积和垂直入射激发的特性。而超小模式体积意味着阵列层2的体效应弱，由此选择性得到提高；垂直入射激发则表明不需要额外的角度校正部件，从而使整个器件的体积更小，更易集成。
58.作为一种可选的实施方式，通过仿真模拟金属纳米颗粒21的阵列结构，从多个仿真结果中筛选，优化各个结构参数，确定能够使多种气体检测芯片的检测精度最佳的阵列结构，并根据该阵列结构确定颗粒阵列2的预设排布规则以及其中金属纳米颗粒21的材料、形状和大小。
59.作为一种可选的实施方式，覆盖层3包括多层第一覆盖层31，每层第一覆盖层31分别覆盖阵列层2的不同区域，彼此之间互不重叠，多层第一覆盖层31完全覆盖阵列层2。
60.作为一种可选的实施方式，覆盖层3将阵列层2中的所有金属纳米颗粒21完全包裹住，充分填满金属纳米颗粒21之间的空隙，即覆盖层3的厚度大于金属纳米颗粒21的高度，使金属纳米颗粒21周围均能受到覆盖层3富集气体分子、改变折射率的影响。
61.作为一种可选的实施方式，覆盖层3为金属有机框架(mofs)。
62.金属有机框架(mofs)是一类由金属中心与有机配体经过自组装形成的多孔晶态材料，其具有超高表面积、孔隙率，孔尺寸可调，易功能化等特点。mofs表面积范围为100～7000m2/g，可控形成3至的孔径，同时具有较高的热稳定性和化学稳定性。将金属有机框架作为覆盖层3，一方面使得覆盖层3具有富集气体分子的能力，增强对气体分子的吸附，从而增加气体吸附导致的折射率变化，提高检测灵敏度；另一方面能够提高金属纳米颗粒21周围的折射率，从而在金属纳米颗粒21周围建立一个均一的折射率环境，从而实现高品质的等离激元共振峰，进一步提高检测灵敏度。并且，金属有机框架(mofs)规则且分布可调的孔道和孔道表面多功能化可以实现气体选择性富集，提高气体检测的选择性。
63.作为一种可选的实施方式，覆盖层3中的每层第一覆盖层31均具有不同的结构，由不同的材料构成，能够富集不同的气体分子，从而实现对不同气体分子的检测，满足混合气体环境下对多种气体快速、同时检测的需求。
64.作为一种的实施方式，覆盖层3中的每层第一覆盖层31均具有不同的结构，具体体现在，其具有不同的金属中心，不同的形貌、大小、孔道表面和特定孔径分布。
65.作为一种可选的实施方式，基底层1的材料包括二氧化硅。
66.作为一种可选的实施方式，基底层1的材料还可以是其他耐高温的透明材料，例如蓝宝石等材料。
67.作为一种可选的实施方式，阵列层2的材料可以有多种选择，可以根据仿真确定满足检测需求的材料。
68.另一方面，图2-图12示出了本技术实施例提供的一种多种气体检测芯片的制备方法流程示意图，如图2-图12所示，该方法包括：
69.s201：确定阵列层2中多个金属纳米颗粒21的预设排布规则、大小和形状。
70.本技术实施例中，通过仿真模拟金属纳米颗粒21的阵列结构，从多个仿真结果中筛选，优化各个结构参数，确定能够使多种气体检测芯片的检测精度最佳的阵列结构，并根据该阵列结构设计阵列层2。颗粒阵列2的预设排布规则以及其中金属纳米颗粒21的材料、形状、大小、表面和结构和内部结构。
71.作为一种可选的实施方式，通过时域有限差分法进行仿真模拟。
72.作为一种可选的实施方式，通过计算在模拟设计的阵列结构下，等离激元结构在光照下的远场光学响应和近场光学响应确定最佳阵列结构。根据远场光学响应中阵列结构的共振光谱，得到共振峰的位置、半峰宽和强度等参数，根据近场光学响应中等离激元热点的范围和强度，协助确定金属纳米颗粒21的大小与排布规则。
73.作为一种可选的实施方式，阵列层2的阵列结构可以包括金属纳米颗粒21的材料、形状、大小、表面结构、内部结构和排布规则等参数。
74.s203：基于多个金属纳米颗粒21的预设排布规则、大小和形状，在基底层1上形成阵列层2。
75.本技术实施例中，形成的阵列层2中，金属纳米颗粒21的大小、形状与预先设定的参数一致，并且按照预设排布规则排布成阵列。
76.作为一种可选的方式，如图2-图6所示，步骤s203：基于多个金属纳米颗粒21的预设排布规则、大小和形状，在基底层1上形成阵列层2，可以包括以下步骤：
77.s301：基于多个金属纳米颗粒21的预设排布规则、大小和形状，在基底层1上形成光刻胶阵列110。
78.本技术实施例中，基于多个金属纳米颗粒21的预设排布规则、大小和形状，设计光刻胶阵列模具200，然后通过光刻胶阵列模具200在基底层1上压印形成光刻胶阵列110。
79.作为一种可选的实施方式，光刻胶阵列模具200凹下的地方对应于阵列层2中金属纳米颗粒21的位置，对应的，压印形成的光刻胶阵列110具有多个凸起，这些凸起与预先设计的颗粒阵列2中的金属纳米颗粒21的排布一致。
80.作为一种可选的实施方式，可以采用聚二甲基硅氧烷(pdms)纳米印章压印制造方法形成光刻胶阵列110。
81.作为一种可选的实施方式，可以采用玻璃、聚二甲基硅氧烷等透明基底作为基底层1的材料，作为形成光刻胶阵列110的基底。
82.s303：基于光刻胶阵列110在基底层1上形成金属薄膜120。
83.本技术实施例中，通过金属沉积的方法在基底层1上未被光刻胶阵列110遮挡的地方上沉积形成金属薄膜120。形成的金属薄膜120中空隙的位置与光刻胶阵列110的凸起一
一对应。
84.作为一种可选的实施方式，金属薄膜120的厚度可以用于进一步调节金属薄膜120的空隙的大小，即在沉积过程中，已沉积的金属会逐渐挤压空隙，导致空隙逐渐减小，金属薄膜120沉积的厚度越厚，金属薄膜的空隙就越小，由此通过改变沉积的金属薄膜120的厚度调节金属薄膜120的空隙，最终调节形成的阵列层2中金属纳米颗粒21的大小。
85.作为一种可选的实施方式，金属薄膜120的材料可以是金、铜、银和铝等金属材料。s305：基于金属薄膜120在基底层1上形成阵列层2。
86.本技术实施例中，金属薄膜120在基底层1上起到物理沉积掩膜的作用。在基底层1上进行金属沉积时，在金属薄膜120空隙的位置上形成阵列层2的金属纳米颗粒21，将金属薄膜120剥离，从而在基底层1上形成阵列层2。金属纳米颗粒21的位置与光刻胶阵列110的凸起的位置一一对应，而光刻胶阵列110的凸起的位置又与预先设计的金属纳米颗粒21的排布一致，使得最终形成的金属纳米颗粒21按照预先的设计排布。
87.s307：将金属薄膜120从基底层1上剥离。
88.本技术实施例中，金属薄膜120仅作为物理沉积掩膜，用以形成阵列层2，在阵列层2沉积形成后，将金属薄膜2剥离，以进一步在阵列层2上形成覆盖层3。
89.作为一种可选的实施方式，可以不直接在基底层1上形成金属薄膜120，而另外采用一个基底形成金属薄膜120后，将金属薄膜120转移至基底层1上，从而便于在形成阵列层2后，将金属薄膜120从基底层1上剥离。
90.具体的，选用一个单独的基底，在该基底上按照步骤s301所述形成光刻胶阵列110，然后通过金属沉积的方法在基底上未被光刻胶阵列110遮挡的地方形成牺牲层，再进一步在牺牲层上沉积，形成金属薄膜120。将牺牲层在湿法刻蚀溶液中去除，从而将金属薄膜120与基底分离。将金属薄膜120转移到水中，使金属薄膜120漂浮在水面上，再用基底层1将金属薄膜120捞起，从而将金属薄膜120转移至基底层1上。由此得到的金属薄膜120并不是沉积形成在基底层1上，在使用后能够直接与基底层1分离，便于操作，并且在一定程度上可以重复使用，从而降低成本。
91.作为一种可选的实施方式，制备金属薄膜120的基底可以是石英片。
92.作为一种可选的实施方式，牺牲层的材料可以是铬、钛等金属材料。
93.作为一种可选的实施方式，在形成阵列层2后，利用退火工艺对其进行处理，将金属纳米颗粒21内部的晶体结构和表面形状进行优化，从而得到高质量的阵列层2，最终产生高品质的表面晶格共振。
94.现有技术中，通常采用化学合成制备单晶纳米颗粒，或者采用光刻等微纳加工的方法制备规则阵列，以形成阵列层2。然而通过化学合成的方法制备的单晶纳米颗粒，其阵列排布难以控制；光刻等微纳加工的方法虽然能制备得到规则阵列，但蒸/电镀形成的颗粒多晶且形状在纳米尺度上不规则，由此得到的阵列层2的表面晶格共振及其检测理论格共振半峰宽普遍大于10nm，不能满足高检测精度的需求。
95.而本技术利用纳米印章压印方法在基底层1上形成光刻胶阵列110，通过金属沉积在基底层1上形成金属薄膜120，通过金属沉积、剥离金属薄膜120，在基底层1上形成按照预设排布规则排布，满足形状、大小等要求的金属纳米颗粒21，从而得到满足高检测精度需求的阵列层2。
96.s205：将阵列层2划分为大小相同的多个区域，基于多个区域确定孔掩膜版300中孔的排布、大小和形状。
97.本技术实施例中，首先确定最终得到的多种气体检测芯片5的形状和大小，以及每个多种气体检测芯片5上包含的第一覆盖层3的层数、以及每层第一覆盖层31的大小和厚度。按照阵列层2对应的多种气体检测芯片5上每层第一覆盖层31的位置，将阵列层2划分为多个区域，每个区域内包含多个小区块。每个气体检测芯片5的每层第一覆盖层31对应一个区域的一个小区块，则每个区域包含所有多种气体检测芯片5上相同第一覆盖层31对应的位置。举例而言，若最终得到的多种气体检测芯片5为正方形，大小为1x1 cm2，需要能够同时检测4种气体，则多种气体检测芯片包含4层第一覆盖层31。每层第一覆盖层31大小为0.5x0.5 cm2，阵列层2大小为10x10 cm2，则阵列层2共分为4个区域，一个区域内包含100个小区块，第一个区域对应于最终得到的所有100个多种气体检测芯片5的第一层第一覆盖层31的位置，第二个区域对应于最终得到的所有100个多种气体检测芯片5的第二层第一覆盖层31的位置，第三个区域对应于最终得到的所有100个多种气体检测芯片5的第三层第一覆盖层31的位置，第四个区域对应于最终得到的所有100个多种气体检测芯片5的第四层第一覆盖层31的位置。
98.本技术实施例中，将阵列层2划分为大小相同的多个区域后，进一步根据这些区域在阵列层2上排布，确定孔掩膜版300中孔的排布、大小和形状。
99.作为一种可选的实施方式，将孔掩膜版300中孔的大小和形状设置为与多个区域中每个区域的大小和形状一致。实际上，多个区域中，每个区域的大小和形状，以及每个区域中小区块的大小、形状和排布都是一样的，只是每个区域在所有这些区域中的排布位置不同，设置孔掩膜版300中孔的大小和形状时，可以采用任意一个区域作为模板进行设置。具体的，将孔掩膜版300中单个孔的大小和形状设置为与多个区域中小区块的大小和形状一致，每组孔的数量与每个区域中小区块的数量一致，每组孔的排布与多个区域中其中一个区域中小区块的排布一致，从而使每组孔对应于最终得到的所有多种气体检测芯片5中每层第一覆盖层31的位置。
100.作为一种可选的实施方式，孔掩膜版300只包含一组孔，这组孔在孔掩膜版300中的排布位置，可以和多个区域中任意一个区域在阵列层2中的排布位置一致，通过移动孔掩膜版300就能够让其上的孔与其他区域对应上，从而在阵列层2上一次形成一层第一覆盖层31，通过移动孔掩膜版300，在阵列层2的不同位置上形成不同的第一覆盖层31。
101.s207：基于孔掩膜版300，采用不同的制备原料，在多个区域上形成完全覆盖多个区域的覆盖层3，得到初始检测阵列4。
102.本技术实施例中，最终形成的覆盖层3中，包含多层第一覆盖层31，每层第一覆盖层31分别覆盖多个区域中的不同区域。
103.作为一种可选的实施方式，采用喷涂沉积的方法在多个区域上形成完全覆盖多个区域的覆盖层3。
104.作为一种可选的实施方式，每层第一覆盖层31采用的制备原料均不相同，含有不同的前聚体，以形成不同的结构，检测不同的气体。
105.作为一种可选的实施方式，步骤s207：基于孔掩膜版300，采用不同的制备原料，在多个区域上形成完全覆盖多个区域的覆盖层3，得到初始检测阵列4，可以包括以下步骤：
106.s401：将孔掩膜版300上的孔与多个区域中其中一个区域对应。
107.s403：基于孔掩膜版300，将制备原料喷涂在阵列层2上，形成一层第一覆盖层31。
108.s405：移动孔掩膜版300，至孔掩膜版300上的孔与多个区域中未形成第一覆盖层21的其中一个区域对应。
109.s407：更换制备原料。
110.s409：基于移动后的孔掩膜版300，将更换后的制备原料喷涂在阵列层2上，形成一层第一覆盖层31。
111.重复步骤s405-s409，直到多个区域上均形成一层第一覆盖层31，得到初始检测阵列。
112.以在阵列层2上形成4层第一覆盖层31为例，如图7-图11所示，进一步说明本技术实施例中形成覆盖层3的方法。
113.首先，将孔掩膜版300中孔与阵列层2的第一个区域对应，喷涂制备原料，形成第一层第一覆盖层311；将孔掩膜版300水平向右平移一个孔的距离，与阵列层2的第二个区域对应，更换制备原料并喷涂，形成与第一层第一覆盖层311不同的第二层第一覆盖层312；将孔掩膜版300垂直向下平移一个孔的距离，与阵列层2的第三个区域对应，更换制备原料并喷涂，形成与之前两层第一覆盖层31均不相同的第三层第一覆盖层313；将孔掩膜版300水平向左平移一个孔的距离，与阵列层2的第四个区域对应，更换制备原料并喷涂，形成与之前三个第一覆盖层31均不相同的第四层第一覆盖层314。由此，完成在阵列层2上所有区域形成一层第一覆盖层31。
114.s209：将初始检测阵列4划片，得到至少一个多种气体检测芯片5。
115.本技术实施例中，初始检测阵列4类似于晶圆，其上可以包括多个多种气体检测芯片5。通过上述方法能够单次形成大面积的初始检测阵列4，将初始检测阵列4划片能够得到多个多种气体检测芯片5，从而在一次制备过程中制备得到多个多种气体检测芯片5，减少制备步骤，简化制备方法，降低成本。
116.本技术实施例中，最终得到的每个多种气体检测芯片5均包括多层第一覆盖层31，从而使多种气体检测芯片5具备同时、快速检测多种气体的能力。
117.作为一种可选的实施方式，在获得多种气体检测芯片5后，对这些多种气体检测芯片5进行表征和标定。具体的，利用商业化的透射光谱仪检测表面晶格共振峰，通过检测透射光谱中表面晶格共振的波长和强度变化，对多种气体检测芯片5的不同区域进行检测，建立不同区域上气体浓度和表面晶格共振的关联。
118.作为一种可选的实施方式，还可以进一步通过改变实验条件，确定不同环境干扰(温度、湿度等)对表面晶格共振的影响，优化气体检测结果，使气体浓度和表面晶格共振之间建立的关联更准确。
119.下面以制备同时检测4种不同气体的多种气体检测芯片为例，进一步说明本技术提供的多种气体检测芯片的制备方法。
120.首先通过时域有限差分法模拟设计阵列层2的阵列结构，确定颗粒在阵列2的阵列结构为周期450-600nm，直径80-120nm,高度80-100nm的银纳米颗粒。
121.根据颗粒阵列2的阵列结构设计光刻胶阵列模具200为周期450-600nm，直径为200-250nm的聚二甲基硅氧烷(pdms)孔阵列模具。利用光刻胶阵列模具200在基底层1上压
印形成与光刻胶阵列模具200对应的光刻胶阵列110，光刻胶阵列110周期为450-600nm，直径80-150nm。
122.通过金属沉积在基底层1上上沉积金属薄膜120，金属薄膜120的材料为金，金属薄膜120的厚度为80-150nm。
123.在基底层1上沉积80-150nm的银，并将金属薄膜120剥离，在基底层1上形成阵列层2，该阵列层2为周期450-600nm，直径80-150nm,高度80-150nm的银颗粒点阵。
124.将制备得到的阵列放入600-900
゜
c的管式炉中退火20-60分钟，优化阵列层2内部的晶体结构和表面形状。
125.采用孔大小为0.5x0.5 cm2的孔掩膜版300，在第一个区域喷涂沉积第一覆盖层31。水平向右移动孔掩膜板300，更换制备材料，在第二个区域喷涂沉积第一覆盖层31。垂直向下移动孔掩膜板300，更换制备材料，在第三个区域喷涂沉积第一覆盖层31。水平向左移动孔掩膜板300，更换制备材料，在第三个区域喷涂沉积第一覆盖层31。由此完成4层第一覆盖层31的喷涂沉积，得到初始检测阵列4。
126.最后将初始检测阵列4划片成1x1cm2的单个芯片，得到多个能够同时检测4种不同气体的多种气体检测芯片5。
127.本本技术公开的多种气体检测芯片，其包括基底层、阵列层和多层覆盖层；阵列层设置在基底层上，阵列层由多个金属纳米颗粒按预设排布规则排布构成；覆盖层设置在阵列层上；覆盖层包括多层第一覆盖层，多层第一覆盖层分别覆盖阵列层的不同区域，多层第一覆盖层完全覆盖阵列层。如此，得到的多种气体检测芯片具有选择性高、检测灵敏度高、体积小、易集成化，并且能够对多种气体同时快速检测的优点。
128.以上所述仅为本技术可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。