CN107393253B - 基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统及其制作方法，由氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、紫外光电探测外围电路、LED指示灯以及网络通讯模块组成，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片包括氧化銪薄膜、氧化镓薄膜、Ti/Au薄膜电极以及n型Si衬底，所述氧化銪薄膜的厚度为100‑150nm，氧化镓薄膜的厚度为200‑250nm，氧化銪薄膜和氧化镓薄膜形成氧化銪/氧化镓异质结，n型Si衬底作为氧化镓薄膜的衬底。本发明的基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统可以将火灾报警信息发送到计算机或移动手机终端，实现远程监测和报警，氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片性能稳定、响应度高和灵敏度高，可应用于远程电气火灾报警和高压线电晕远程监测，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气火灾监测系统，具体是指一种基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统及其制作方法。
技术背景
目前，由于电器设备老化放电而引起的电气火灾越来越多，给人们造成极大的财产损失。因此，研究开发一种能准确、有效地探测到电火花信号，在第一时间发现火灾源头，防范于未“燃”的远程火灾监测报警系统是当下安防领域所迫切需要的。
为了避免太阳光的干扰，市场上的常用紫外探测器需要增加滤波器，排除太阳光的影响来降低误报率，这些附件一般体积大，易碎价格贵，增加了探测器的复杂程度和制造成本，也使得探测器的适用范围大为缩小。因此，低成本、高便捷和小型化的日盲型紫外探测器是未来电气火灾防御的重要研究方向。
β-Ga2O3是一种新型的宽禁带半导体材料，带隙约为4.9eV(对应的波长为254nm)，具有极高的热稳定性和化学稳定性，可以工作在恶劣环境，是一种非常有前景的深紫外日盲探测材料。用这类器件制作的日盲紫外探测器可以检测电火花中存在，而太阳光中不存在的日盲波段紫外光，极大地降低误报率。
因此，如何设计一种可有效的检测电火花信号的报警器，且报警准确、误报率低，是一项迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种灵敏度高、稳定性好、可以将电气火灾报警信息发送到计算机或移动手机终端，实现远程报警的电气火灾监测系统及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统，其特征在于，包括氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、紫外光电探测外围电路、LED指示灯以及网络通讯模块，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片包括氧化銪薄膜、氧化镓薄膜、Ti/Au薄膜电极以及n型Si衬底；所述氧化銪薄膜的厚度为100-150nm，氧化镓薄膜的厚度为200-250nm，氧化銪薄膜和氧化镓薄膜形成氧化銪/氧化镓异质结，n型Si衬底作为制备氧化镓薄膜的衬底。
进一步地，所述氧化銪薄膜面积为氧化镓薄膜面积的一半。
具体地，所述Ti/Au薄膜电极包括第一Ti/Au薄膜电极和第二Ti/Au薄膜电极，所述第一Ti/Au薄膜电极位于氧化銪薄膜表面，所述第二Ti/Au薄膜电极位于氧化镓薄膜表面，
作为优选，所述Ti/Au薄膜电极形状为边长2.5毫米的正方形，所述Ti/Au薄膜电极由Ti薄膜电极和位于Ti薄膜电极上方的Au薄膜电极构成，所述Ti薄膜电极厚度为25-30nm，所述Au薄膜电极的厚度为75-90nm。
具体地，所述网络通讯模块可以将电气火灾报警信息发送到计算机或移动手机终端，实现远程监测和报警。
本发明还包括一种基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的制备方法，其特征在于，利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的Eu2O3薄膜和Ga2O3薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、网络通讯模块以及LED指示灯接入紫外光电探测外围电路，组装成远程电气火灾监测系统。
具体地，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的制备包括以下步骤：
步骤一，将n型Si衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二，把Ga2O3和Eu2O3靶材放置在磁控溅射系统的1号和2号靶台位置，将上述处理后的n型Si衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型Si衬底，打开1号靶材挡板，生长Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，利用样品挡板遮住一半面积的Ga2O3薄膜，继续在上面生长Eu2O3薄膜，最后，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3和Eu2O3靶材与n型Si衬底的距离均设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热n型Si衬底时腔体压强为1×10-3Pa，Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火时腔体压强为2-3Pa，n型Si衬底的加热温度为620-660℃，Eu2O3/Ga2O3薄膜的退火温度为620-660℃，退火时间为1-2小时。
对制备的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片进行光电性能测试，通过控制紫外光(254nm和365nm)照射的开关发现芯片只对254nm光谱有响应。另外，对制作的基于氧化銪/氧化镓异质结薄膜的远程电气火灾监测系统进行测试，发现当有电火花产生时，报警系统的LED指示灯立刻发亮，并通过无线网络将报警信号发送给计算机或移动手机终端，实现远程监测和报警。
本发明的有益效果：
(1)本发明的基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统，采用氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片作为日盲型紫外探测器，其对电气火灾发出的特定波长紫外光谱具有高响应度和灵敏度，且性能稳定，暗电流小，本发明的电气火灾检测系统可以将电气火灾报警信息发送到计算机或移动手机终端，实现远程报警，可应用于电气火灾报警、高压线电晕等探测。
(2)本发明的基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统，通过对氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片结构、尺寸、厚度的合理设计使其探测到200-280nm波段的深紫外光的性能达到最佳。
(3)本发明的基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的制备方法，工艺可控性强，操作简单，普适性好，且制备出的异质结薄膜的远程电气火灾监测系统重复测试具有可恢复性等特点，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明方的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的示意图。
图2是用本发明的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的I-t曲线图。
图3是用本发明的远程电气火灾监测系统的紫外探测电路图。
其中，1-Si衬底；2-氧化镓薄膜；3-氧化銪薄膜；4-第一Ti/Au薄膜电极；5-第二Ti/Au薄膜电极。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
一种基于氧化銪/氧化镓异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的制作方法，利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的Eu2O3薄膜和Ga2O3薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、网络通讯模块以及LED指示灯接入紫外光电探测外围电路，组装成远程电气火灾监测系统。
具体地，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的制备包括以下步骤：
步骤一，将n型Si衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二，把Ga2O3和Eu2O3靶材放置在磁控溅射系统的1号和2号靶台位置，将上述处理后的n型Si衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型Si衬底，打开1号靶材挡板，生长Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，利用样品挡板遮住一半面积的Ga2O3薄膜，继续在上面生长Eu2O3薄膜，最后，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3和Eu2O3靶材与n型Si衬底的距离均设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热n型Si衬底时腔体压强为1×10-3Pa，Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火时腔体压强为2Pa，n型Si衬底的加热温度为620℃，Eu2O3/Ga2O3薄膜的退火温度为620℃，退火时间为2小时。
将所得的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片其结构如图1所示，并对其进行光电性能测试，测量示意图如图2所示，当外加电压为-5V并在254nm和365nm紫外光的照射下，发现254nm紫外光响应电流迅速增大，而365nm紫外光没有明显响应，表明该芯片只对254nm的紫外光有响应，具有日盲特性，此外，控制紫外灯开关，电流瞬时发生变化，表明该芯片具有高灵敏度。
设计的紫外光电探测外围电路的原理图如图3所示，氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片为探测器D1，其电路原理为：在已知探测器D1阻值的情况下，调节可变电阻R1的阻值至与探测器D1的相似，以分担探测器的电压。LM358在这里用作比较器，变阻器R2端的电压做为比较器的反相输入端，即比较器的基准电压。反相器74HC04起到稳压并增强驱动能力作用。其中R3，R4是限流电阻。C1、C2、C3、C4、C5作为旁路电容，起到滤波作用。工作原理：当紫外光照射到探测器上时，探测器的电阻变化，导致电阻R1两端的电压变大，当比较器LM358的正向输入端的电压高于反向输入端时，LM358输出高电平。LM358输出的高电平经过反相器74HC04后变为低电平导致PNP三极管Q1导通，LED指示灯亮，同时启动网络通讯模块，将报警信号发送至计算机或移动手机终端。
将制作的基于氧化銪/氧化镓异质结薄膜的远程电气火灾监测系统进行测试，发现当有电火花产生时，报警系统的LED指示灯立刻发亮，并通过网络通讯将报警信息发送给计算机或移动手机终端，实现远程火灾监测或报警。
实施例2
一种基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的制备方法，其特征在于，利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的Eu2O3薄膜和Ga2O3薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、网络通讯模块以及LED指示灯接入紫外光电探测外围电路，组装成远程电气火灾监测系统。
具体地，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的制备包括以下步骤：
步骤一，将n型Si衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二，把Ga2O3和Eu2O3靶材放置在磁控溅射系统的1号和2号靶台位置，将上述处理后的n型Si衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型Si衬底，打开1号靶材挡板，生长Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，利用样品挡板遮住一半面积的Ga2O3薄膜，继续在上面生长Eu2O3薄膜，最后，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3和Eu2O3靶材与n型Si衬底的距离均设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热n型Si衬底时腔体压强为1×10-3Pa，Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火时腔体压强为2Pa，n型Si衬底的加热温度为620℃，Eu2O3/Ga2O3薄膜的退火温度为640℃，退火时间为1小时。
所得基于氧化銪/氧化镓异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的测试结果实例1类似，发现当有电火花产生时，报警系统的LED指示灯立刻发亮，并通过网络通讯将报警信息发送给计算机或手机终端，实现远程火灾监测或报警。
实施例3
一种基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的制备方法，其特征在于，利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的Eu2O3薄膜和Ga2O3薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、网络通讯模块以及LED指示灯接入紫外光电探测外围电路，组装成远程电气火灾监测系统。
具体地，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的制备包括以下步骤：
步骤一，将n型Si衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二，把Ga2O3和Eu2O3靶材放置在磁控溅射系统的1号和2号靶台位置，将上述处理后的n型Si衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型Si衬底，打开1号靶材挡板，生长Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，利用样品挡板遮住一半面积的Ga2O3薄膜，继续在上面生长Eu2O3薄膜，最后，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3和Eu2O3靶材与n型Si衬底的距离均设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热n型Si衬底时腔体压强为1×10-3Pa，Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火时腔体压强为3Pa，n型Si衬底的加热温度为640℃，Eu2O3/Ga2O3薄膜的退火温度为640℃，退火时间为1小时。
所得基于氧化銪/氧化镓异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的测试结果实例1类似，发现当有电火花产生时，报警系统的LED指示灯立刻发亮，并通过网络通讯将报警信息发送给计算机或手机终端，实现远程火灾监测或报警。。
实施例4
一种基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的制备方法，其特征在于，利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的Eu2O3薄膜和Ga2O3薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、网络通讯模块以及LED指示灯接入紫外光电探测外围电路，组装成远程电气火灾监测系统。
具体地，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的制备包括以下步骤：
步骤一，将n型Si衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二，把Ga2O3和Eu2O3靶材放置在磁控溅射系统的1号和2号靶台位置，将上述处理后的n型Si衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型Si衬底，打开1号靶材挡板，生长Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，利用样品挡板遮住一半面积的Ga2O3薄膜，继续在上面生长Eu2O3薄膜，最后，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3和Eu2O3靶材与n型Si衬底的距离均设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热n型Si衬底时腔体压强为1×10-3Pa，Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火时腔体压强为2Pa，n型Si衬底的加热温度为660℃，Eu2O3/Ga2O3薄膜的退火温度为620℃，退火时间为1小时。
所得基于氧化銪/氧化镓异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的测试结果与实例1类似，发现当有电火花产生时，报警系统的LED指示灯立刻发亮，并通过网络通讯将报警信息发送给计算机或手机终端，实现远程火灾监测或报警。。
实施例5
一种基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的制备方法，其特征在于，利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的Eu2O3薄膜和Ga2O3薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、网络通讯模块以及LED指示灯接入紫外光电探测外围电路，组装成远程电气火灾监测系统。
具体地，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的制备包括以下步骤：
步骤一，将n型Si衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二，把Ga2O3和Eu2O3靶材放置在磁控溅射系统的1号和2号靶台位置，将上述处理后的n型Si衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型Si衬底，打开1号靶材挡板，生长Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，利用样品挡板遮住一半面积的Ga2O3薄膜，继续在上面生长Eu2O3薄膜，最后，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3和Eu2O3靶材与n型Si衬底的距离均设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热n型Si衬底时腔体压强为1×10-3Pa，Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火时腔体压强为3Pa，n型Si衬底的加热温度为650℃，Eu2O3/Ga2O3薄膜的退火温度为650℃，退火时间为2小时。
所得基于氧化銪/氧化镓异质结薄膜的远程电气火灾监测系统的测试结果与实例1类似，发现当有电火花产生时，报警系统的LED指示灯立刻发亮，并通过网络通讯将报警信息发送给计算机或手机终端，实现远程火灾监测或报警。
实施例6
一种基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统，其特征在于，由氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、紫外光电探测外围电路、LED指示灯以及网络通讯模块组成，如图3所示，为紫外光电探测外围电路，LED指示灯和网络通讯模块并联，并与氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片探测器连入紫外光电探测外围电路；如图1所示，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片包括氧化銪薄膜3、氧化镓薄膜2、Ti/Au薄膜电极以及n型Si衬底1；所述氧化銪薄膜3的厚度为100nm，氧化镓薄膜2的厚度为200nm，氧化銪薄膜3和氧化镓薄膜2形成氧化銪/氧化镓异质结，n型Si衬底1作为制备氧化镓薄膜2的衬底。
进一步地，所述氧化銪薄膜3面积为氧化镓薄膜2面积的一半。
具体地，所述Ti/Au薄膜电极包括第一Ti/Au薄膜电极4和第二Ti/Au薄膜电极5，所述第一Ti/Au薄膜电极4位于氧化銪薄膜3表面，所述第二Ti/Au薄膜电极5位于氧化镓薄膜2表面。
作为优选，所述Ti/Au薄膜电极形状为边长2.5毫米的正方形，所述Ti/Au薄膜电极由Ti薄膜电极和位于Ti薄膜电极上方的Au薄膜电极构成，所述Ti薄膜电极厚度为25nm，所述Au薄膜电极的厚度为75nm。
具体地，所述网络通讯模块可以将电气火灾报警信息发送到计算机终端，实现远程监测和报警。
紫外光电探测外围电路的原理图如图3所示，氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片为探测器D1，其电路原理为：在已知探测器D1阻值的情况下，调节可变电阻R1的阻值至与探测器D1的相似，以分担探测器的电压。LM358在这里用作比较器，变阻器R2端的电压做为比较器的反相输入端，即比较器的基准电压。反相器74HC04起到稳压并增强驱动能力作用。其中R3，R4是限流电阻。C1、C2、C3、C4、C5作为旁路电容，起到滤波作用。工作原理：当紫外光照射到探测器上时，探测器的电阻变化，导致电阻R1两端的电压变大，当比较器LM358的正向输入端的电压高于反向输入端时，LM358输出高电平。LM358输出的高电平经过反相器74HC04后变为低电平导致PNP三极管Q1导通，LED指示灯亮，同时启动网络通讯模块，将报警信号发送至计算机终端。
将制作的基于氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的远程电气火灾监测系统进行测试，发现当有电火花产生时，报警系统的LED指示灯立刻发亮，并通过网络通讯将报警信息发送给计算机终端，实现远程火灾监测或报警。
实施例7
一种基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统，其特征在于，包括氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、紫外光电探测外围电路、LED指示灯以及网络通讯模块，如图3所示，为紫外光电探测外围电路，LED指示灯和网络通讯模块并联，并与氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片探测器连入紫外光电探测外围电路；如图1所示，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片包括氧化銪薄膜3、氧化镓薄膜2、Ti/Au薄膜电极以及n型Si衬底1；所述氧化銪薄膜3的厚度为150nm，氧化镓薄膜2的厚度为250nm，氧化銪薄膜3和氧化镓薄膜2形成氧化銪/氧化镓异质结，n型Si衬底1作为制备氧化镓薄膜2的衬底。
进一步地，所述氧化銪薄膜3面积为氧化镓薄膜2面积的一半。
具体地，所述Ti/Au薄膜电极包括第一Ti/Au薄膜电极4和第二Ti/Au薄膜电极5，所述第一Ti/Au薄膜电极4位于氧化銪薄膜3表面，所述第二Ti/Au薄膜电极5位于氧化镓薄膜2表面。
作为优选，所述Ti/Au薄膜电极形状为边长2.5毫米的正方形，所述Ti/Au薄膜电极由Ti薄膜电极和位于Ti薄膜电极上方的Au薄膜电极构成，所述Ti薄膜电极厚度为30nm，所述Au薄膜电极的厚度为90nm。
具体地，所述网络通讯模块可以将电气火灾报警信息发送到移动手机终端，实现远程监测和报警。
紫外光电探测外围电路的原理图如图3所示，氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片为探测器D1，其电路原理为：在已知探测器D1阻值的情况下，调节可变电阻R1的阻值至与探测器D1的相似，以分担探测器的电压。LM358在这里用作比较器，变阻器R2端的电压做为比较器的反相输入端，即比较器的基准电压。反相器74HC04起到稳压并增强驱动能力作用。其中R3，R4是限流电阻。C1、C2、C3、C4、C5作为旁路电容，起到滤波作用。工作原理：当紫外光照射到探测器上时，探测器的电阻变化，导致电阻R1两端的电压变大，当比较器LM358的正向输入端的电压高于反向输入端时，LM358输出高电平。LM358输出的高电平经过反相器74HC04后变为低电平导致PNP三极管Q1导通，LED指示灯亮，同时启动网络通讯模块，将报警信号发送至手机终端。
将制作的基于氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的远程电气火灾监测系统进行测试，发现当有电火花产生时，报警系统的LED指示灯立刻发亮，并通过网络通讯将报警信息发送给计算机终端，实现远程火灾监测或报警。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
Claims (4)
1.基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统，其特征在于，由氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片、紫外光电探测外围电路、LED指示灯以及网络通讯模块组成，所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片包括氧化銪薄膜、氧化镓薄膜、Ti/Au薄膜电极以及n型Si衬底；所述氧化銪薄膜的厚度为100-150nm，氧化镓薄膜的厚度为200-250nm，氧化銪薄膜和氧化镓薄膜形成氧化銪/氧化镓异质结，n型Si衬底作为氧化镓薄膜的衬底；所述氧化銪/氧化镓异质结薄膜芯片的制备包括以下步骤：步骤一，将n型Si衬底放入V(HF):V(H2O2)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；步骤二，把Ga2O3和Eu2O3靶材放置在磁控溅射系统的1号和2号靶台位置，将上述处理后的n型Si衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型Si衬底，打开1号靶材挡板，生长Ga2O3薄膜，待薄膜生长完毕，利用样品挡板遮住一半面积的Ga2O3薄膜，继续在上面生长Eu2O3薄膜，最后，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火；其中，Ga2O3和Eu2O3靶材与n型Si衬底的距离均设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热n型Si衬底时腔体压强为1×10-3Pa，Eu2O3/Ga2O3异质结薄膜进行原位退火时腔体压强为2-3Pa，n型Si衬底的加热温度为620-660℃，Eu2O3/Ga2O3薄膜的退火温度为620-660℃，退火时间为1-2小时；所述氧化銪薄膜面积为氧化镓薄膜面积的一半。
2.根据权利要求1所述的基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统，其特征在于，所述Ti/Au薄膜电极包括第一Ti/Au薄膜电极和第二Ti/Au薄膜电极，所述第一Ti/Au薄膜电极位于氧化銪薄膜表面，所述第二Ti/Au薄膜电极位于氧化镓薄膜表面，
3.根据权利要求2所述的基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统，其特征在于，所述Ti/Au薄膜电极形状为边长2.5毫米的正方形，所述Ti/Au薄膜电极由Ti薄膜电极和位于Ti薄膜电极上方的Au薄膜电极构成，所述Ti薄膜电极厚度为25-30nm，所述Au薄膜电极的厚度为75-90nm。
4.根据权利要求1或2所述的基于异质结薄膜的远程电气火灾监测系统，其特征在于，所述网络通讯模块可以将电气火灾报警信息发送到计算机或移动手机终端，实现远程监测和报警。
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