一种高灵敏硅量子点-二氧化钒温度探测器制造技术

本发明专利技术涉及温度探测领域，具体涉及一种高灵敏硅量子点

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器


[0001]本专利技术涉及温度探测领域，具体涉及一种高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器。

技术介绍

[0002]温度属于基础物理量，温度探测是工程技术中的基础。常规采用电学方法实现温度探测，例如利用热电偶、常规电阻变化、半导体电阻变化等实现温度探测。基于电学方法的温度探测中，虽然温度的量程宽，但是温度探测的灵敏度不高。例如，在热电偶温度探测器中，热电偶由两种不同材料的金属丝组成，两种丝材的一端焊接在一起，形成工作端，置于被测温度处；另一端为自由端，与测量仪表连接，形成闭合回路。当工作端与自由端的温度不同时，回路中就会出现热电动势，通过测量热电动势实现温度探测。虽然基于热电偶的温度探测器所探测的温度范围非常高，达到3000摄氏度，但是温度的分辨率比较低。
[0003]基于光学原理，特别是基于光纤的温度探测器不受环境电磁场的影响，受到广泛关注。在基于光学原理的温度探测中，典型的是基于迈克尔逊干涉仪的。例如，专利CN2048072234U提供了一种基于光纤空气环腔的迈克尔逊干涉仪的温度传感器，由入射光纤、空气环腔结构、石墨烯膜、金膜构成，空气环腔结构的两端分别与入射光纤和石墨烯膜相连接；石墨烯膜两端分别与空气环腔结构和金膜连接；入射光纤与空气环腔结构与石墨烯膜与金膜共同构成迈克尔逊干涉仪。由于一般材料的热膨胀系数小，导致迈克尔逊干涉仪的臂长或腔长改变小，导致温度探测的灵敏度也低。

技术实现思路

[0004]为解决以上问题，本专利技术提供了一种高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器，包括衬底、二氧化钒层、硅量子点层；二氧化钒层置于衬底上，硅量子点层置于二氧化钒层上，硅量子点层包括周期排列的硅量子点。
[0005]更进一步地，二氧化钒层的厚度大于20纳米、小于100纳米。当环境温度变化时，二氧化钒层的折射率发生变化，从而改变硅量子点的吸收波长。
[0006]更进一步地，衬底的材料为二氧化硅。衬底用以支撑二氧化钒层。优选地，衬底为热的不良导体。
[0007]更进一步地，硅量子点的直径大于2纳米、小于10纳米。更进一步地，硅量子点的直径大于2纳米、小于6纳米，以便于硅量子点产生明显的量子限域效应。当硅量子点附近材料或环境的折射率改变时，硅量子点的共振波长产生显著的移动。
[0008]更进一步地，硅量子点为掺硼硅量子点，这样一来，在硅量子点中引入晶格畸变，在禁带中引入深能级，在反射峰中造成更深的反射谷，也就是导致更强的共振吸收。
[0009]更进一步地，硅量子点排布的周期为方形周期。相邻硅量子点之间的距离大于20纳米，以便于减少相邻硅量子点之间的影响。这样一来，硅量子点共振吸收的影响主要来自于硅量子点周围环境折射率变化，数据处理简单。
[0010]更进一步地，二氧化钒层表面设有凹坑，硅量子点置于凹坑内。这样一来，硅量子
点与更多的二氧化钒材料接触，当二氧化钒层的折射率改变时，硅量子点周围环境改变更多，硅量子点的共振波长移动更多，从而实现更高灵敏度的温度探测。
[0011]更进一步地，硅量子点的直径大于凹坑的深度。也就是说，硅量子点部分地突出二氧化钒层，以便于硅量子点散射光。
[0012]更进一步地，硅量子点的顶部设有二氧化钒颗粒。当环境温度改变时，二氧化钒颗粒的折射率也发生改变，从而更多地改变硅量子点周围的介电环境，从而更多地改变硅量子点中的共振状态，从而更多地移动硅量子点的共振波长，从而实现更高灵敏度的温度探测。
[0013]更进一步地，二氧化钒颗粒置于硅量子点的顶部，便于应用电子束蒸发镀膜或热蒸发镀膜的方法制备二氧化钒颗粒。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器，敏感部件包括衬底、二氧化钒层、硅量子点层。应用时，连续谱光源照射硅量子点层，光探测器接收敏感部件的反射光谱。当环境温度变化时，二氧化钒层的折射率或介电常数发生变化，从而改变了硅量子点的共振波长和敏感部件的反射光谱，通过探测敏感部件的反射光谱变化，确定环境温度。在本专利技术中，二氧化钒层的折射率或介电环境显著依赖于温度、另外，硅量子点的尺寸小、内部的量子限域效应显著，当硅量子点附近环境的折射率发生变化时，其共振波长发生显著变化。因此，本专利技术具有温度探测灵敏度高的优点，在温度的高灵敏探测领域具有良好的应用前景。
[0015]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0016]图1是一种高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器的示意图。
[0017]图2是又一种高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器的示意图。
[0018]图3是再一种高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器的示意图。
[0019]图中：1、衬底；2、二氧化钒层；3、硅量子点；4、二氧化钒颗粒。
具体实施方式
[0020]为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。
[0021]实施例1
[0022]本专利技术提供了一种高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器。如图1所示，该高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器包括衬底1、二氧化钒层2、硅量子点层。二氧化钒层2置于衬底1上，硅量子点层置于二氧化钒层2上，硅量子点层包括周期排列的硅量子点3。二氧化钒层2的厚度大于20纳米、小于100纳米。当环境温度改变时，二氧化钒层2的折射率发生改变，从而改变硅量子点3的光吸收特性，具体表现为改变硅量子点3的强吸收波长或共振吸收波长。衬底1的材料为二氧化硅。衬底1的材料也可以为其它材料。衬底1主要用来支撑二氧化钒层。在本专利技术中二氧化钒层2的厚度大于20纳米，二氧化钒层2能够阻挡入射光，对选择衬底1材料的限制较为小。衬底1还可以为其他弹性材料或粘性材料，用以将本专利技术粘附在其他器件的表面。优选地，衬底1为热的不良导体，防止二氧化钒层2吸附的热通过衬底1传递
给器件表面。硅量子点3的直径大于2纳米、小于10纳米。硅量子点3的形状为球形。更进一步地，硅量子点3的直径大于2纳米、小于6纳米，以便于硅量子点3产生明显的量子限域效应。当硅量子点3附近材料或环境的折射率改变时，硅量子点3的共振波长产生显著的移动。硅量子点3排布的周期为方形周期。相邻硅量子点3之间的距离大于20纳米，以便于减少相邻硅量子点3之间的影响。这样一来，硅量子点3共振吸收的影响主要来自于硅量子点3周围环境折射率变化，数据处理简单。
[0023]在本专利技术中，敏感部件包括衬底1、二氧化钒层2、硅量子点层。应用时，连续谱光源照射硅量子点层，光探测器接收敏感部件的反射光谱。光源和光探测器的光谱范围覆盖可见光区域，用以测量不同波长光的反射。当环境温度变化时，二氧化钒层2的折射率或介电常数发生变化，从而改变了硅量子点3的共振波长和敏感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器，其特征在于，包括衬底、二氧化钒层、硅量子点层；所述二氧化钒层置于所述衬底上，所述硅量子点层置于所述二氧化钒层上，所述硅量子点层包括周期排列的硅量子点；应用时，连续谱光源照射硅量子点层，通过探测硅量子点层的反射光谱变化，确定环境温度。2.如权利要求1所述的高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器，其特征在于：所述二氧化钒层的厚度大于20纳米、小于100纳米。3.如权利要求1所述的高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器，其特征在于：所述衬底的材料为二氧化硅。4.如权利要求1所述的高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度探测器，其特征在于：所述硅量子点的直径大于2纳米、小于10纳米。5.如权利要求1所述的高灵敏硅量子点
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二氧化钒温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨培志，李佳保，杨雯，邓书康，葛文，周启航，冯小波，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：