[发明专利]基于石墨烯/钛酸锶钡异质结的高灵敏度温度传感器的制备方法

说明书

基于石墨烯/钛酸锶钡异质结的高灵敏度温度传感器的制备方法，本发明属于温度传感器领域，它为了解决现有温度传感器的灵敏度和响应速度较低的问题。制备方法：一、采用固相烧结法制备钛酸锶钡陶瓷；二、裁剪负载于铜片上的石墨烯，在石墨烯上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯；三、将旋涂后的石墨烯放入铜刻蚀液中，从铜刻蚀液中捞取石墨烯；四、将石墨烯转移至钛酸锶钡陶瓷的抛光面上，烘干处理；五、将烘干后的钛酸锶钡陶瓷放入丙酮中溶解聚甲基丙烯酸甲酯；六、将石墨烯‑钛酸锶钡异质结放入烘箱中烘干。当温度升高至钛酸锶钡的相变温度附近，电流相比室温而言分别上升速率较高，在较窄的相变温区内具有很高的电流变化率，从而具有较高的探测灵敏度。

技术领域

本发明属于温度传感器领域，具体涉及一种高灵敏度的石墨烯/钛酸锶钡异质结构温度传感器的制备方法。

背景技术

温度传感器是一种能够将温度信号转换为电信号并输出的装置，其中转换为电阻信号是最常见和易于设计的方法，而常用于测量温度的装置有热电偶和热敏电阻，其中和半导体相关的热敏电阻则是将温度的增加信号转换为电阻下降信号的原理。虽然热敏电阻在温度传感器领域内被研究广泛，但是面向高灵敏度高响应速度需求的温度传感器的关键材料与器件结构方面仍然有许多关键问题亟待解决，比如大电流会造成热敏电阻自热的问题是亟待解决的，因此，探索新型高灵敏度高响应速度的温度传感器材料和器件结构仍然是新的挑战。

石墨烯的出现，为高速响应器件的研究打开了一个新的研究思路。理想的单层石墨烯具有完全对称的锥形能带结构。分子结构中的键相互共轭形成大π键，这也使得载流子能够高速移动，理论的载流子迁移率约为200000cm²/Vs，远超过以往被认为载流子迁移率最大的锑化铟(约为77000cm²/Vs)。但是，衬底的类型会影响石墨烯的载流子迁移率。具体说来，铁电材料中铁电偶极子的自极化电场对石墨烯/铁电薄膜异质结构中的石墨烯载流子特性和电阻率有显著影响。这些铁电偶极子将在相变过渡期间消失，而居里温度可以使用诸如BaTiO₃、PbZrTiO₃和(K,Na)NbO₃等掺杂剂进行离子掺杂调节。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有温度传感器的灵敏度和响应速度较低的问题，而提供一种基于石墨烯/钛酸锶钡异质结的高灵敏度温度传感器的制备方法。

本发明基于石墨烯/钛酸锶钡异质结的高灵敏度温度传感器的制备方法按照以下步骤实现：

一、采用固相烧结法按照Ba_xSr_1-xTiO₃的化学计量比制备钛酸锶钡陶瓷并抛光；

二、裁剪负载于铜片上的石墨烯，在石墨烯上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯，得到旋涂后的石墨烯；

三、将旋涂后的石墨烯放入铜刻蚀液中，从铜刻蚀液中捞取石墨烯，石墨烯放入去离子水中清洗，得到清洗干净的石墨烯；

四、采用湿法转移的方法将清洗干净的石墨烯转移至钛酸锶钡陶瓷的抛光面上，然后将钛酸锶钡陶瓷放入烘箱中烘干，得到烘干后的钛酸锶钡陶瓷；

五、将烘干后的钛酸锶钡陶瓷放入丙酮中溶解石墨烯表面的聚甲基丙烯酸甲酯，再放入去离子水中清洗干净，得到石墨烯-钛酸锶钡异质结；

六、将石墨烯-钛酸锶钡异质结放入烘箱中烘干，得到基于石墨烯/钛酸锶钡异质结的高灵敏度温度传感器。

本发明所述的石墨烯/钛酸锶钡异质结的化学通式为石墨烯(Graphene)/Ba_xSr_1-xTiO₃(0.1≤x≤0.4)。

本发明基于石墨烯/钛酸锶钡异质结的高灵敏度温度传感器的制备方法包括以下有益效果：