[发明专利]一种基于PEDOT-ZnO纳米异质结的温度传感器及其制备方法

说明书

本发明属于温度测量领域，特别地涉及一种基于PEDOT‑ZnO纳米异质结的温度传感器。本发明所述温度传感器以PEDOT的纳米材料和ZnO的纳米材料形成的纳米异质结作为温度敏感元件。本发明所述的温度传感器与现有的PN结温度传感器相比，测温范围宽，可实现‑60～+90℃范围的测温，具有较高的灵敏度和准确度，而且本发明的温度传感器与其他传感器具有更低的能耗更高的稳定性。

技术领域

本发明属于温度测量领域，特别地涉及一种基于PEDOT-ZnO纳米异质结的温度传感器。

背景技术

温度传感器是将温度变化转化为电信号变化的传感器，它利用温敏元件随温度变化反映出的电信号的变化检测温度。现有的温度传感器应用广泛、种类繁多。大致可以分为如下几类：热电偶温度传感器，热敏电阻温度传感器，RTD温度传感器，PN结温度传感器，集成温度传感器，红外线温度传感器等。热电偶温度传感器成本低、测温范围宽但灵敏度和稳定性较差；热敏电阻温度传感器灵敏度高、响应快但测温范围较窄；RTD温度传感器精度和稳定性极高但价格昂贵；PN 结温度传感器是一种半导体敏感器件，它虽然精度较低、响应速度较慢，但是能与半导体与集成电路工艺很好地兼容。随着半导体与集成电路技术的发展和进步，高精度较、响应速度较快并且能够与现代高新产业良好兼容的PN结温度传感器亟待发明。

发明内容

本发明提供一种基于PEDOT-ZnO纳米异质结的温度传感器，所述温度传感器以PEDOT纳米管和ZnO纳米棒形成的纳米异质结作为温度敏感元件。

本发明发现，以PEDOT纳米管和ZnO纳米棒形成的纳米异质结作为温度敏感元件，制备得到的温度传感器具有较高的准确度、较好的灵敏度和较宽的测温范围，可解决现有的PN结传感器存在的精度低、响应速度慢等问题，理想地应用于半导体与集成电路工艺。

优选的，所述温度敏感元件为PEDOT纳米管和ZnO纳米棒组成的点接触式P-N纳米异质结。

优选的，所述温度传感器包括硅基衬底，所述硅基衬底上设置有叉指电极，所述纳米异质结连接于相邻的叉指电极之间。

优选的，所述ZnO纳米棒的一端固定于相邻的其中一个叉指电极上，另一端与所述PEDOT纳米管的一端形成点接触，所述PEDOT 纳米管的另一端固定于相邻的另一个叉指电极上；

同一个所述叉指电极上生长多个ZnO纳米棒，多个所述ZnO纳米棒与同一个所述PEDOT纳米管形成点接触。

优选的，所述PEDOT纳米管的长度为10～12μm，其外径约为 400～450nm，内径约为250～300nm。

优选的，所述ZnO纳米棒的长度为3～3.5μm，直径约为 100～150nm。

优选的，所述硅基衬底包括硅片和涂敷于所述硅片表面的氧化硅绝缘层，所述叉指电极设置于所述氧化硅绝缘层上。

优选的，本发明所述温度传感器的制备方法包括如下步骤：

1)在P型硅片上沉积SiO₂薄膜层；

2)采用溅射法在所述SiO₂薄膜层的表面制备叉指电极和引脚层；

3)通过光刻溅射和晶种生长在所述叉指电极上生长制备多个垂直排列的ZnO纳米棒；

4)通过交流介电泳技术将PEDOT纳米管设于相邻的电极之间，使之与多个ZnO纳米棒相连，形成稳定的空气桥结构。

作为优选的操作方式，所述ZnO纳米棒的制备包括如下步骤：