[发明专利]一种基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统

权利要求书

1.一种基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统，其特征在于由α-Ga₂O₃/β-Ga₂O₃相结薄膜芯片、电火花光电探测外围电路、蜂鸣器以及网络通讯模块组成；所述的α-Ga₂O₃/β-Ga₂O₃相结薄膜芯片，包括α-Ga₂O₃薄膜、β-Ga₂O₃薄膜、Ti/Au薄膜电极以及蓝宝石衬底，其中α-Ga₂O₃薄膜在β-Ga₂O₃薄膜的上方，厚度为200-300nm，β-Ga₂O₃薄膜的厚度为200-300nm，并形成α-Ga₂O₃/β-Ga₂O₃相结薄膜芯片，蓝宝石衬底作为制备β-Ga₂O₃薄膜的衬底，所述的α-Ga₂O₃薄膜面积为β-Ga₂O₃薄膜面积的一半，所述的Ti/Au薄膜电极位于α-Ga₂O₃薄膜和β-Ga₂O₃薄膜表面，形状为边长2.0毫米的正方形，Ti薄膜电极厚度为20-30nm，Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，厚度为60-90nm；

所述基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的制作方法具有如下步骤：一、α-Ga₂O₃/β-Ga₂O₃相结薄膜芯片的制备：

将蓝宝石衬底放入V(HF):V(H₂O₂)＝l:5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；把Ga₂O₃靶材放置在磁控溅射系统的靶台位置，将上述处理后的蓝宝石衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热蓝宝石衬底，打开靶材挡板，生长β-Ga₂O₃薄膜，待薄膜生长完毕，通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得β-Ga₂O₃薄膜进行原位退火；其中，Ga₂O₃靶材与蓝宝石衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10^-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3:1，加热蓝宝石衬底时腔体压强为1×10^-3Pa，β-Ga₂O₃薄膜进行原位退火时腔体压强为2-3Pa，蓝宝石衬底的加热温度为700-800℃，β-Ga₂O₃薄膜的退火温度为750-850℃，退火时间为1-2小时；

将上述获得的β-Ga₂O₃薄膜正面朝下置于0.2g/40mL Ga(NO₃)₃生长溶液中，在不锈钢高压反应釜内150℃生长5～10小时得到GaOOH薄膜，并在400-500℃退火脱水处理获得α-Ga₂O₃薄膜，最后获得α-Ga₂O₃/β-Ga₂O₃相结薄膜；

二、基于光电型薄膜芯片的电气火灾监测系统的制作：

利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在α-Ga₂O₃薄膜和β-Ga₂O₃薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为测量电极；设计电火花光电探测外围电路，并将带电极的α-Ga₂O₃/β-Ga₂O₃相结薄膜芯片、网络通讯模块以及蜂鸣器接入光电探测电路，组装成电气火灾监测系统。