CN110426135B - 一种基于外尔半金属光探测的温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于外尔半金属光探测的温度传感器,包括衬底层,所述衬底层的上方设置有外尔半金属层，所述外尔半金属层的上方设置有第一电极、第二电极，所述第一电极与第二电极相互间隔；该基于外尔半金属光探测的温度传感器，通过检测外尔半金属与化合物电极之间的光生电流的强度变化，实现温度的检测；相比于现有的温度传感器不仅结构简单，而且灵敏度更高，具有更高的测量精度和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及温度探测技术领域，具体涉及一种基于外尔半金属光探测的温度传感器。
背景技术
传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
现有温度传感器按电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。容易受到电子元件特性的影响，频繁的使用会因为电子元件的损耗，而影响测量温度的传感器精度。
发明内容
本发明的目的是一种基于外尔半金属光探测的温度传感器,包括衬底层,所述衬底层的上方设置有外尔半金属层，所述外尔半金属层的上方设置有第一电极、第二电极，所述第一电极与第二电极相互间隔。
所述第一电极为金属制成。
所述第二电极为二氧化钒制成。
所述外尔半金属层厚度为20nm～80nm。
所述第二电极与外尔半金属层之间还设置有石墨烯层。
所述衬底层的上表面为斜面，所述外尔半金属层置于该斜面上。
所述第二电极为网格状。
所述第二电极的上表面为一斜面。
本发明的有益效果：本发明提供的这种基于外尔半金属光探测的温度传感器，通过检测外尔半金属与化合物电极之间的光生电流的强度变化，实现温度的检测；相比于现有的温度传感器不仅结构简单，而且灵敏度更高，具有更高的测量精度和稳定性。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是基于外尔半金属光探测的温度传感器的结构示意图一。
图2是基于外尔半金属光探测的温度传感器的结构示意图二。
图3是基于外尔半金属光探测的温度传感器的结构示意图三。
图4是第二电极的网格结构示意图。
图中：1、衬底层；2、外尔半金属层；3、第一电极；4、第二电极； 5、石墨烯层。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种如图1所示的基于外尔半金属光探测的温度传感器,包括衬底层1,衬底层1主要起支撑作用，并且能够起到很好的绝缘作用，因此，衬底层1可以由二氧化硅制成；所述衬底层1的上方设置有外尔半金属层2，所述外尔半金属层2的上方设置有第一电极3、第二电极4，所述第一电极3与第二电极4相互间隔；所述第一电极3为金属制成，比较常用的是铜或者金银制成，优先的选择使用铜制成；所述第二电极4为二氧化钒制成。入射光主要是入射到由二氧化钒制成的第二电极4上，这样就可以在二氧化钒与外尔半金属层2之间产生光生电流，当外界的温度发生变化的时候，所产生的光生电流也会发生改变，实际进行温度检测的时候，只需要将第一电极3、第二电极4与外接的电流检测电路的正负极输入端进行连接，就可以通过检测光生电流的变化，来检测温度的变化；当外界温度升高的时候，会增大二氧化钒与外尔半金属层2之间产生的光生电流，外接的电流检测电路检测到的光生电流会变大；当外界温度降低的时候，会减小二氧化钒与外尔半金属层2之间产生的光生电流，外接的电流检测电路检测到的光生电流会变小，根据光生电流变大或者变小就可以检测温度是升高或者降低，具体的温度变化大小由光生电流的变化大小决定。
进一步的，所述外尔半金属层2厚度为20nm～80nm，优先的所述外尔半金属层2厚度为20nm、30nm、40nm等。
进一步的，如图3所示，所述第二电极4与外尔半金属层2之间还设置有石墨烯层5，这样，石墨烯层5与外尔半金属层2之间会形成范德瓦尔斯节，温度改变该节，石墨烯是热的良导体，有利于提高检测灵敏度。
进一步的，如图2所示，所述衬底层1的上表面为斜面，所述外尔半金属层2置于该斜面上，这样光与内建电场区域（第二电极4与外尔半金属层2之间的电场区域）的作用距离增加，增加了入射光与外尔半金属的耦合，提高了检测灵敏度。
进一步的，如图4所示，所述第二电极4为网格状，有利于让更多的光照射到外尔半金属层2，从而增强光生电流的强度，在温度发生变化的时候，能够产生更大的电流变化，也就提高了该基于外尔半金属光探测的温度传感器检测温度的灵敏度。
进一步的，所述第二电极4的上表面为一斜面，这样网格状的第二电极4就会呈现不同的高度，也就是说，第二电极4与外尔半金属层2接触的厚度不同，这样有利于在光的入射方向上形成相位差，能够将更多的光耦合到外尔半金属层2中，从而进一步增强光生电流的强度，在温度发生变化的时候，能够产生更大的电流变化，也就进一步提高了该基于外尔半金属光探测的温度传感器检测温度的灵敏度。
进一步的，所述外尔半金属层2是由二碲化钼制成。
综上所述，该基于外尔半金属光探测的温度传感器，通过检测外尔半金属与化合物电极之间的光生电流的强度变化，实现温度的检测；相比于现有的温度传感器不仅结构简单，而且灵敏度更高，具有更高的测量精度和稳定性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于外尔半金属光探测的温度传感器,其特征在于:包括衬底层(1),所述衬底层(1)的上方设置有外尔半金属层(2)，所述外尔半金属层(2)的上方设置有第一电极(3)、第二电极(4)，所述第一电极(3)与第二电极(4)相互间隔；
其中，所述第一电极(3)为金属制成，所述第二电极(4)为二氧化钒制成，所述外尔半金属层(2)是由二碲化钼制成；以使得入射光入射到第二电极(4)时，第二电极(4)和外尔半金属层(2)之间产生光生电流。
2.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属光探测的温度传感器，其特征在于:所述外尔半金属层(2)厚度为20nm～80nm。
3.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属光探测的温度传感器，其特征在于:所述第二电极(4)与外尔半金属层(2)之间还设置有石墨烯层(5)。
4.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属光探测的温度传感器，其特征在于:所述衬底层(1)的上表面为斜面，所述外尔半金属层(2)置于该斜面上。
5.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属光探测的温度传感器，其特征在于:所述第二电极(4)为网格状。
6.如权利要求5所述的一种基于外尔半金属光探测的温度传感器，其特征在于:所述第二电极(4)的上表面为一斜面。
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