CN110440947A - 一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器,包括基底层,基底层的上方设置有半导体层，半导体层的左部分上方设置有外尔半金属层，外尔半金属层的上方设置有第一电极层；半导体层的右部分上方设置有掩膜层；第一电极层与外尔半金属层为欧姆接触，所述外尔半金属层与半导体层为欧姆接触；该基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，在外尔半金属与半导体复合结构之间形成范德瓦耳斯结，当环境温度温度改变，会对范德瓦耳斯结造成影响，使得的范德瓦耳斯结产生的光生电流的强度变化，通过检测光生电流的变化，实现温度的检测；相比于现有的温度检测器不仅结构简单，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和半导体复合结构的温度传感器。
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和半导体复合结构的温度传感器,包括基底层,所述基底层的上方设置有半导体层，所述半导体层的左部分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层；所述半导体层的右部分上方设置有掩膜层；所述第一电极层与外尔半金属层为欧姆接触，所述外尔半金属层与半导体层为欧姆接触。
所述半导体层的下方还设置有第二电极层。
所述第二电极层为导电金属制成。
所述第一电极层为透光导材料制成。
所述第一电极层为金属氧化物透光导材料制成。
所述外尔半金属层厚度为20nm～80nm。
所述半导体层为石墨烯层。
所述外尔半金属层是由二碲化钼、砷化铌、砷化钽中的任一种制成。
所述掩膜层是由黑色的绝缘橡胶制成。
所述基底层的位于顶面的侧壁设置有卡槽，所述卡槽内设置有半导体层。
本发明的有益效果：本发明提供的这种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，在外尔半金属与半导体复合结构之间形成范德瓦耳斯结，当环境温度温度改变，会对范德瓦耳斯结造成影响，使得的范德瓦耳斯结产生的光生电流的强度变化，通过检测光生电流的变化，实现温度的检测；相比于现有的温度检测器不仅结构简单，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是基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器的结构示意图一。
图2是基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器的结构示意图二。
图中：1、基底层；2、第一电极层；3、外尔半金属层；4、半导体层； 5、掩膜层；6、第二电极层；7、卡槽。
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和半导体复合结构的温度传感器,包括基底层1, 基底层1主要起支撑作用，并且不导电，因此，基底层1可以选择二氧化硅制成；所述基底层1的上方设置有半导体层4，半导体层4的主要作用是进行温度检测，能够接触到环境温度，所述半导体层4的左部分上方设置有外尔半金属层3，所述外尔半金属层3的上方设置有第一电极层2，第一电极层2与外接电流检测电路电连接；外尔半金属层3与半导体层4的复合结构之间形成范德瓦耳斯结；所述半导体层4的右部分上方设置有掩膜层5，掩膜层5具有很好的遮光性，能够避免入射光直接入射到半导体层4，同时，掩膜层5具有很好的绝缘性，因此，掩膜层5可以由黑色的绝缘橡胶制成；所述第一电极层2与外尔半金属层3为欧姆接触，所述外尔半金属层3与半导体层4为欧姆接触；半导体层4即作为温度的感应层，也作为输出电极与外接电流检测电路电连接；这样，就形成第一电极层2、外尔半金属层3、半导体层4、外接电流检测电路的电流回路，当外界的环境温度发生变化的时候，会对外尔半金属层3与半导体层4之间的范德瓦耳斯结造成影响，使得的范德瓦耳斯结产生的光生电流的强度变化，通过检测光生电流的变化，就可以对环境温度进行检测；相比于现有的温度检测器不仅结构简单，而且灵敏度更高，具有更高的测量精度和稳定性。
进一步的，如图2所示，所述半导体层4的下方还设置有第二电极层6，这样由第二电极层6与外接的电流检测电路进行电连接，半导体层4就不需要与外接的电流检测电路进行电连接。
进一步的，上述第二电极层6为导电金属制成，比较常用的是使用铜作为制备材料。
进一步的，所述第一电极层2为透光导材料制成，第一电极层2需要透射外界的入射光，使得入射光能够入射到外尔半金属层3与半导体层4之间的范德瓦耳斯结，从而在外尔半金属层3与半导体层4的接触面产生光生电流。
进一步的，上所述第一电极层2为金属氧化物透光导材料制成，其中，金属氧化物可以选择ITO、FTO、ZAO三大体系中的任意一种。
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，所述半导体层4为石墨烯层，石墨烯具有非常好的化学稳定性、柔韧性、导电性、透明性导热性；石墨烯中电子的传导速率可达8*105m/s，石墨烯中电子传输速率的阻力很小，可以移动亚微米的距离而不发生散射；在此基础上，外尔半金属层2与石墨烯层之间设置有半导体颗粒，这样，半导体颗粒的热膨胀系数大于石墨烯，在进行温度检测的时候，半导体颗粒可以改变外尔半金属层3与石墨烯之间的范德瓦尔斯节，使其对温度更加的敏感，从而可以有效的提高测量的灵敏度。
进一步的，所述外尔半金属层3是由二碲化钼、砷化铌、砷化钽中的任一种制成。
进一步的，所述基底层1的位于顶面的侧壁设置有卡槽7，所述卡槽7内设置有半导体层4，这样，半导体层4就变成L形，可以增大半导体层4与外接环境的接触面积，从而更好的感应外界环境的温度变化，使得该于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器检测温度的灵敏度更好。
最后需要说明的是，该基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器在进行温度检测的时候，需要有入射光从透射第一电极层2，然后入射到外尔半金属3与半导体层4之间形成范德瓦耳斯结，从而产生光生电流。入射光的特性是已知的。当外界环境温度的特性已知的时候，可以用来检测未知的光特性，也就是说，该基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器也可以作为光敏传感器进行使用。
综上所述，该基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，在外尔半金属3与半导体层4复合结构之间形成范德瓦耳斯结，当环境温度温度改变，会对范德瓦耳斯结造成影响，使得的范德瓦耳斯结产生的光生电流的强度变化，通过检测光生电流的变化，实现温度的检测；相比于现有的温度检测器不仅结构简单，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 (10)
1.一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器, 其特征在于:包括基底层（1）,所述基底层（1）的上方设置有半导体层（4），所述半导体层（4）的左部分上方设置有外尔半金属层（3），所述外尔半金属层（3）的上方设置有第一电极层（2）；所述半导体层（4）的右部分上方设置有掩膜层（5）；所述第一电极层（2）与外尔半金属层（3）为欧姆接触，所述外尔半金属层（3）与半导体层（4）为欧姆接触。
2.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，其特征在于:所述半导体层（4）的下方还设置有第二电极层（6）。
3.如权利要求2所述的一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，其特征在于: 所述第二电极层（6）为导电金属制成。
4.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，其特征在于:所述第一电极层（2）为透光导材料制成。
5.如权利要求4所述的一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，其特征在于:所述第一电极层（2）为金属氧化物透光导材料制成。
6.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，其特征在于:所述外尔半金属层（2）厚度为20nm～80nm。
7.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，其特征在于:所述半导体层（4）为石墨烯层。
8.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，其特征在于:所述外尔半金属层（3）是由二碲化钼、砷化铌、砷化钽中的任一种制成。
9.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，其特征在于:所述掩膜层（5）是由黑色的绝缘橡胶制成。
10.如权利要求1所述的一种基于外尔半金属和半导体复合结构的温度传感器，其特征在于:所述基底层（1）的位于顶面的侧壁设置有卡槽（7），所述卡槽（7）内设置有半导体层（4）。
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