| 基于VO2的超表面双气体传感器设计 |
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| 引用本文： | 刘海,万寅辉,陈聪,高鹏,戴耀威,赵佳明,王馨艳,路祥宇,赵思怡.基于VO2的超表面双气体传感器设计[J].工矿自动化,2023(1):19-27+79. |
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| 作者姓名： | 刘海 万寅辉 陈聪 高鹏 戴耀威 赵佳明 王馨艳 路祥宇 赵思怡 |
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| 作者单位： | 中国矿业大学信息与控制工程学院 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目（51874301）；;国家重点研发计划项目（2021YFC2902702）； |
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| 摘 要： | 针对传统矿用气体传感器易受温度和环境湿度等因素的影响而导致稳定性不高的问题，基于局域表面等离子共振原理和二氧化钒(VO2)的相变特性，设计了一种基于VO2的超表面双气体传感器。该传感器结构由上下三层组成，表面由多层金属-介电-金属(MDM)结构组成。根据VO2的相变特点，通过改变施加的偏置电压，以电阻加热的形式加热金属板，精细控制VO2的温度，通过改变VO2的电导率来模拟VO2的不同状态。当VO2呈高温金属态时，上三层形成MDM结构，VO2表现出金属性质，并在1 721.3 nm激发局域表面等离子体共振(LSPR)，实现甲烷检测，传感器的吸收率为94.3%，甲烷灵敏度为4.21 nm/%。当VO2呈低温绝缘态时，下三层形成MDM结构，在2 694.6 nm激发LSPR，实现氢气检测，传感器的吸收率为95.9%，氢气灵敏度为2.10 nm/%。当环境折射率发生变化时，VO2
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| 关 键 词： | 矿用气体传感器 超表面双气体传感器 局域表面等离子体共振 甲烷 氢气 气体灵敏度 环境折射率 VO2 |
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