[發(fā)明專利]一種石墨烯基壓力傳感器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510023523.2
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104617090A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林時勝;徐志娟;鐘匯凱;章盛嬌;吳志乾;李曉強;王朋;陳紅勝
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H01L27/01
• 分類號: H01L27/01;G01L9/08;G01L1/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓力傳感器及其制備方法，特別涉及一種石墨烯/BN/PVDF壓電薄膜壓力傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

壓力傳感器是直接與被測介質(zhì)相接觸的現(xiàn)場測試器件，廣泛應(yīng)用與電力、石油、化工及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器不斷地更新?lián)Q代，并希望其精確度高、能耗低及尺寸小等。

自從石墨烯材料在2004年首次被穩(wěn)定制備出來以后，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)石墨烯材料具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，如極高的載流子遷移率、高透光性、高的楊氏模量等，能夠應(yīng)用于各種領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備工藝簡單并可實現(xiàn)自發(fā)電的石墨烯基壓力傳感器及其制備方法。

本發(fā)明的石墨烯基壓電傳感器，自下而上依次有PVDF壓電薄膜、第一石墨烯層、氮化硼層和第二石墨烯層，所述的壓電傳感器還設(shè)有第一電極和第二電極，第一電極設(shè)置在第一石墨烯層上，第二電極設(shè)置在第二石墨烯層上。

上述技術(shù)方案中，所述的第一石墨烯層及第二石墨烯層中的石墨烯均通常為1層至10層。

所述的氮化硼層中的氮化硼通常為1層至50層。

所述的第一電極和第二電極均可以是金、鈀、銀、鈦、鉻和鎳中的一種或者幾種的復(fù)合電極。

制備上述的石墨烯基壓電傳感器的方法，包括如下步驟：

1）清洗PVDF壓電薄膜并吹干；

2）將石墨烯轉(zhuǎn)移到步驟1）所得的PVDF壓電薄膜上，在PVDF壓電薄膜上獲得第一石墨烯層；

3）將氮化硼轉(zhuǎn)移到步驟2）所得的第一石墨烯層上，并在第一石墨烯層上預(yù)留生長第一電極的面積；

4）將石墨烯轉(zhuǎn)移到步驟3）所得氮化硼層上，在氮化硼層上獲得第二石墨烯層；

5）在第一石墨烯層預(yù)留面積處制作第一電極，在第二石墨烯層上制作第二電極。

本發(fā)明具有的有益效果是：本發(fā)明的壓力傳感器利用石墨烯材料的高透光性及高導(dǎo)電性，并結(jié)合PVDF壓電薄膜的壓電性質(zhì)，不需要外加電源便可工作，可以通過電壓或者電流檢測壓力；同時可以做到超薄和半透明，易于集成應(yīng)用，此外本發(fā)明的制備方法工藝簡單，成本低，便于推廣。

附圖說明

圖1為石墨烯基壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為石墨烯基壓力傳感器測試結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。

參照圖1，本發(fā)明的石墨烯基壓力傳感器，其自下而上依次有PVDF壓電薄膜1、第一石墨烯層2、氮化硼層3和第二石墨烯層4，所述的壓電傳感器還設(shè)有第一電極5和第二電極6，第一電極5設(shè)置在第一石墨烯層2上，第二電極6設(shè)置在第二石墨烯層4上。

實施例1：

1）分別使用等離子水、丙酮和異丙醇清洗30um厚的PVDF壓電薄膜并吹干；

2）轉(zhuǎn)移1層石墨烯到步驟1）所得的PVDF壓電薄膜上；

3）轉(zhuǎn)移1層氮化硼到步驟2）所得的石墨烯層上，并在石墨烯層上預(yù)留生長第一電極的面積；

4）再將1層石墨烯轉(zhuǎn)移到步驟3）所得的氮化硼層上；

5）在下層石墨烯層的預(yù)留面積處及最上層的石墨烯層上利用熱蒸發(fā)工藝分別沉積銀電極，得到石墨烯基壓力傳感器。

直接按壓所得壓力傳感器器件，測量兩電極間的電壓或電流變化，從而反應(yīng)壓力的變化，本實例所制備的壓力傳感器的測試結(jié)果如圖2所示，可以看出當(dāng)按壓時，電流明顯變化。

實施例2：

1）分別使用等離子水、丙酮和異丙醇清洗100um厚的PVDF壓電薄膜并吹干；

2）轉(zhuǎn)移10層石墨烯到步驟1）所得的PVDF壓電薄膜上；

3）將50層氮化硼轉(zhuǎn)移到步驟2）所得的石墨烯層上，并在石墨烯層上預(yù)留生長第一電極的面積；

4）再將10層石墨烯轉(zhuǎn)移到步驟3）所得的氮化硼層上；

5）在下層石墨烯層的預(yù)留面積處及最上層石墨烯層上利用磁控濺射工藝分別沉積金電極，得到石墨烯基壓力傳感器。

實施例3：

1）分別使用等離子水、丙酮和異丙醇清洗300um厚的PVDF壓電薄膜并吹干；

2）轉(zhuǎn)移5層石墨烯到步驟1）所得的PVDF壓電薄膜上；

3）轉(zhuǎn)移20層氮化硼到步驟2）所得的石墨烯層上，并在石墨烯層上預(yù)留生長第一電極的面積；

4）再將10層石墨烯轉(zhuǎn)移到步驟3）所得的氮化硼層上；

5）在下層石墨烯層預(yù)留面積處及最上層的石墨烯層上利用熱蒸發(fā)工藝分別沉積鈦鈀銀復(fù)合電極，得到石墨烯基壓力傳感器。