[發(fā)明專利]環(huán)境傳感器和用于確定相對蒸汽壓力的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480050709.0
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN105531585A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·懷特;S·博里尼
• 申請（專利權(quán)）人: 諾基亞技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414;G01L9/00;H01L29/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 葛荊;楊曉光

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及環(huán)境傳感器、相關(guān)聯(lián)的方法和裝置的領(lǐng)域，并且特別地涉 及一種裝置，其在確定所述裝置所位于的環(huán)境中的流體的相對蒸汽壓力時 被使用。某些公開的示例方面/實施例涉及便攜式電子設(shè)備，特別是在使用 中可以手持的所謂的手持便攜式電子設(shè)備(盡管它們在使用中可以放置在 支架中)。這樣的手持便攜式電子設(shè)備包括所謂的個人數(shù)字助理(PDA) 和平板PC。

根據(jù)一個或多個公開的示例方面/實施例的便攜式電子設(shè)備/裝置可以 提供一個或多個音頻/文本/視頻通信功能(例如，遠程通信，視頻通信和/ 或文本傳輸，短消息服務(wù)(SMS)/多媒體消息服務(wù)(MMS)/電子郵件功 能)、交互式/非交互式觀看功能(例如，網(wǎng)頁瀏覽，導(dǎo)航，TV/節(jié)目觀看 功能)、音樂記錄/播放功能(例如，MP3或其他格式和/或(FM/AM)無 線電廣播記錄/播放)、數(shù)據(jù)下載/發(fā)送功能、圖像捕獲功能(例如，使用(例 如內(nèi)置的)數(shù)碼相機)、以及游戲功能。

背景技術(shù)

氧化石墨烯近來已經(jīng)被認(rèn)為是用于溫度和濕度傳感器中的新型材料。 當(dāng)與現(xiàn)有的傳感器相比時，把氧化石墨烯用作傳感材料使得能夠以低成本 生產(chǎn)具有改進的靈敏度的透明柔性傳感器。然而，這樣的傳感器已經(jīng)被發(fā) 現(xiàn)受到以下缺陷的影響：

(i)結(jié)構(gòu)劣化—已知的是，在暴露于水(液體和蒸汽)期間， 會發(fā)生氧化石墨烯的不可逆的改性，并且當(dāng)有電流流過氧化石墨 烯層時，該不可逆的改性被認(rèn)為會得到加速。

(ii)低電導(dǎo)率—氧化石墨烯是絕緣體，并且(為透明度和速度 所需的)厚度<50nm的氧化石墨烯層具有>GΩ/sq的薄層電阻。 對于典型的叉指式電極設(shè)計，尤其是使用印刷電極的那些叉指式 電極設(shè)計，這會將傳感器的占用面積限制為幾十平方毫米。在某 些情況下，可能合乎需要的是，縮小該傳感器布局尺寸。

(iii)AC操作—已經(jīng)觀察到，氧化石墨烯傳感器在DC偏置下 的操作會導(dǎo)致跨過氧化石墨烯傳感層的開路電壓的增大、以及DC 電導(dǎo)測量中的不穩(wěn)定性。這已經(jīng)導(dǎo)致使用AC或脈沖式激勵來測 量氧化石墨烯傳感器。在某些情況下，DC操作可能是合乎需要 的。

(iv)靈敏度—盡管氧化石墨烯對相對濕度高度敏感，但是在靈 敏度和厚度(其影響透明度和速度)之間存在折衷。

本公開的一個或多個方面/實施例可以或者可以不解決這些問題中的 一個或多個。

本說明書中的在先公開的文件或任何背景技術(shù)的列舉或討論不一定要 被視為承認(rèn)該文件或背景技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展水平的一部分或者是公知常識。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)第一方面，提供了一種裝置，其在確定所述裝置所位于的環(huán)境中 的流體的相對蒸汽壓力時被使用，所述裝置包括：

第一層，其配置成使電荷載流子能夠從源電極流動到漏電極；

第二層，其配置成使用在所述第一和第二層之間形成的電場，控制第 一層的電導(dǎo)；以及

第三層，其布置在第一和第二層之間以阻止電荷載流子在它們之間流 動，從而使所述電場能夠形成，

其中第二層配置成在與所述流體相互作用時展現(xiàn)電荷分布，該電荷分 布產(chǎn)生第一和第二層之間的所述電場，以及其中第二層配置成使得所述電 荷分布和電場強度取決于所述環(huán)境中的流體的相對蒸汽壓力，從而允許從 第一層的電導(dǎo)的測量值得出相對蒸汽壓力。

貫穿本說明書所使用的術(shù)語“相對蒸汽壓力”可以被用來表示在給定 溫度下，流體的部分蒸汽壓力與其飽和蒸汽壓力之間的比率。流體可以包 括液體和氣體中的一個或多個。流體可以包括水。流體的相對蒸汽壓力可 以提供環(huán)境的相對濕度的指示。

第一層可以包括石墨烯。第二層可以包括氧化石墨烯。第三層可以包 括下述中的一個或多個：氮化硼，氧化鋁，二氧化鉿，二氧化硅，和聚對 二甲苯。第一、第二和第三層中的一個或多個可以具有一個原子層的厚度。

第二層可以包括第一材料，其具有配置成在與所述流體相互作用時釋 放帶電粒子以產(chǎn)生所述電荷分布的一個或多個官能團。第二層可以包括第 二材料，其也具有配置成在與所述流體相互作用時釋放帶電粒子以產(chǎn)生所 述電荷分布的一個或多個官能團。第一材料可以配置成形成與第二材料的 接合區(qū)(junction)。第一材料可以具有比第二材料更高的電荷釋放官能團 濃度，使得在第二層暴露于所述流體時，在所述接合區(qū)處產(chǎn)生帶電粒子的 濃度梯度。