【摘 要】
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本文介绍了一种新型的光纤温度传感系统,该传感器的研制是基于ZnO薄膜的光学吸收边所呈现的负温度效应。氧化锌是一种具有六角铅锌矿结构的宽禁带半导体材料,为Ⅱ-Ⅵ族化合物
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本文介绍了一种新型的光纤温度传感系统,该传感器的研制是基于ZnO薄膜的光学吸收边所呈现的负温度效应。氧化锌是一种具有六角铅锌矿结构的宽禁带半导体材料,为Ⅱ-Ⅵ族化合物,室温下禁带宽度为3.37 eV,是一种新型的半导体温敏材料。利用电子束蒸发的方法,将一层结晶良好的ZnO薄膜生长在蓝宝石光纤端面(Al2O3(0001)),作为敏感探头。利用原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)检测的结果表明：薄膜表面平整,颗粒均匀,结晶良好,具有明显的c轴择优取向。提出了两种光纤温度传感器系统的设计方案,利用ZnO薄膜吸收边的负温度效应,构建了透射式光纤温度传感器。采用光谱分析技术,观察到随着温度改变,ZnO薄膜的光学吸收边移动明显,禁带宽度与热力学温度满足Eg(T)=3.4075-5.0100×10-4×T的线性关系。由于温度传感器是用c轴取向的蓝宝石光纤(熔点2072℃)和ZnO薄膜(熔点1975℃)所构成,与其他传统的光纤温度传感器相比测温范围有了很大提高,今后实验中通过改进加温装置,可将测量范围进一步扩展。该温度传感器具有结构简单,成本较低,测量稳定性高和测温范围宽等优点,在实现宽温变范围的温度测量中存在着良好的应用前景。
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