The invention relates to the technical field of chip scale temperature measurement, more specifically, to an all-optical tunable temperature sensor and a preparation method thereof. It includes the following steps: 1) depositing chalcogenide thin films on silicon wafers with silica sacrificial layer by hot evaporation, and fabricating freely standing microdisk resonators on the surface of chalcogenide thin films by electron beam exposure, reactive ion etching and wet chemical etching; 2) selectively depositing photothermal sensitive materials on the main body of microdisk resonators as absorption layer to complete the temperature. The invention also discloses an all-optical tunable temperature sensor, which comprises a silicon wafer, a silicon dioxide sacrificial layer, a graphical chalcogenide film and a photothermal material absorption layer from the bottom to the top; the invention utilizes the mechanism that photothermal materials are easy to heat after light absorption to enhance the thermal response of the chalcogenide microdisk resonator, thereby effectively improving the all-optical tunable temperature transmission. Sensor detection sensitivity.
【技术实现步骤摘要】
一种全光调谐温度传感器及其制备方法
本专利技术涉及芯片尺度温度测量
,更具体地,涉及一种全光调谐温度传感器及其制备方法。
技术介绍
温度是表征物体冷热程度的物理量,随着科技的迅速发展,高温、超高温、低温、超低温等非常态实验及工程应用越来越多,越来越复杂;另一方面,武器型号、重大装备及精密制造技术的发展也对温度测量的要求越来越高。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。硫系微盘谐振器与硅基微盘谐振器相比,可以与COMS工艺相兼容,且制作工艺简单,并且具有优异的热光效应,是全光调谐的温度传感器制备的优秀候选者。氧化铁纳米颗粒、二氧化钛和石墨烯等光热敏感材料,对光具有较强的吸收并伴随热量的产生。将这些光致热敏材料与微盘谐振器相结合,可以有效提高片上全光调谐温度传感器的探测灵敏度,同时具有体积小,可集成度高,调节性灵活,稳定性好等特点。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷,提供一种全光调谐温度传感器及其制备方法,利用硫系微盘谐振器作为温度传感的主体,具有更高的热光系数;将硫系微盘谐振器与光致热敏材料相结合,可以增大微盘谐振器的温度响应,增强传感器在温度敏感性测试方面的优势。为解决上述技术问题,本专利技术采用的技术方案是:一种全光调谐的温度传感器,由以上所述的方法制作而成,温度传感器由下至上依次为硅片、二氧化硅牺牲层、图形化的硫系薄膜、光致热敏材料吸收层。本专利技术还提供一种全光调谐温度传感器制备方法,包括以下步骤:S1.采用热蒸镀的方法在具有二氧化硅牺牲层的硅片上沉积一层亚 ...
【技术保护点】
1.一种全光调谐温度传感器,其特征在于,由下至上依次为硅片、二氧化硅牺牲层、图形化的硫系薄膜、光致热敏材料吸收层。
【技术特征摘要】
1.一种全光调谐温度传感器,其特征在于,由下至上依次为硅片、二氧化硅牺牲层、图形化的硫系薄膜、光致热敏材料吸收层。2.一种全光调谐温度传感器制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.采用热蒸镀的方法在具有二氧化硅牺牲层的硅片上沉积一层亚微米或微米量级厚度的硫系薄膜;S2.采用电子束曝光技术在光刻胶薄膜上制备不同尺寸的微盘结构,之后利用反应离子刻蚀工艺将光刻胶上的图形转移到硫系薄膜上,去胶后在硫系薄膜表面制备出微盘谐振器主体;S3.将硫系微盘浸泡在稀释的氢氟酸溶液中,利用氢氟酸与二氧化硅的化学反应,制备出自由站立的硫系微盘谐振器;S4.在微盘谐振器主体上选择性地沉积光致热敏材料,作为光吸收层。3.根据权利要求2所述的一种全光调谐温度传感器制备方法,其特征在于,所述的S1步骤中二氧化硅牺牲层的厚度为1um~10um,且表面光滑平整。4.根据权利要求2所述的一种全光调谐温度传感器制备方法,其特征在于,在进行硫系薄膜的热蒸镀时,靶材玻璃由6N纯度的单质在摇摆炉内制备而成,蒸镀薄膜时镀膜机的腔体真空度小于等于10-6Pa;对沉积的硫系薄膜材料,针对不同组分材料的玻璃化温度Tg的差异,选择高于Tg点20-80℃的温度进行退火处理,且沉积速率控制在沉积的硫系薄膜厚度为300nm-3um。5.根据权利要求2所述的一种全...
【专利技术属性】
技术研发人员:李朝晖,朱莺,杨泽林,张斌,
申请(专利权)人:中山大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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