[發(fā)明專利]一種柔性傳感器結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111879827A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈若曦
• 申請（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;張磊

本發(fā)明公開了一種柔性濕度傳感器的制備方法，對柔性基底進(jìn)行打通孔處理，然后在柔性基底沒有通孔的位置上依次進(jìn)行電極制備、絕緣介質(zhì)層制備和氧化石墨烯沉積制備，從而形成柔性濕度傳感器；或者在柔性基底依次進(jìn)行電極制備、絕緣介質(zhì)層制備和氧化石墨烯沉積制備，然后在沒有電極的位置上進(jìn)行打通孔處理，從而形成柔性濕度傳感器。還公布了一種柔性濕度傳感器結(jié)構(gòu)。借助多孔式結(jié)構(gòu)，使得水分子可以穿過器件內(nèi)部，增大了濕敏材料與水分子的接觸面積，提高了傳感器的靈敏度，制備的柔性濕度傳感器具有優(yōu)異的彎曲特性，可以廣泛應(yīng)用于可穿戴設(shè)備及復(fù)雜環(huán)境的濕度測試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種柔性傳感器結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

濕度傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及環(huán)境檢測等領(lǐng)域具有重要的作用，其核心是能夠?qū)穸绒D(zhuǎn)化為其他可測試信號的敏感材料。濕敏材料主要有半導(dǎo)體氧化物、高分子聚合物以及相關(guān)的復(fù)合材料，但是這類傳感器普遍存在檢測范圍小、靈敏度低等問題，氧化石墨烯作為一種石墨烯的衍生物，具有較大的比表面積及豐富的含氧官能團(tuán)，其含氧官能團(tuán)可以與水分子通過氫鍵連接，因此，氧化石墨烯非常適合作為一種濕度傳感器的敏感材料。

由于檢測機(jī)理的不同，濕度傳感器可以分為：電容型、電阻型、聲波型、光纖型、場效應(yīng)晶體管型等。與其它類型的濕度傳感器相比，電容型濕度傳感器具有成本低，線性好，性能穩(wěn)定等優(yōu)勢；電容式的濕度傳感器通常包括叉指電極組成的電容結(jié)構(gòu)和氧化石墨烯薄膜等敏感材料組成的介質(zhì)層，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可穿戴設(shè)備的發(fā)展，柔性器件越來越多的走進(jìn)人們生活，目前常見的濕度傳感器都是硅襯底，具有機(jī)械脆性，無法承受形變和彎曲，不適用于緊密貼合的可穿戴設(shè)備和一些特殊彎曲表面的測量，同時現(xiàn)有的濕度傳感器只有最表面的濕敏材料才起作用，內(nèi)部無法接觸水分子，導(dǎo)致較低的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的濕度傳感器只有最表面的濕敏材料才起作用，內(nèi)部無法接觸水分子，導(dǎo)致較低的靈敏度的缺陷，提供一種柔性濕度傳感器的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種柔性濕度傳感器的制備方法，對柔性基底進(jìn)行打通孔處理，然后在柔性基底沒有通孔的位置上依次進(jìn)行電極制備、絕緣介質(zhì)層制備和氧化石墨烯沉積制備，從而形成柔性濕度傳感器；

或者在柔性基底上依次進(jìn)行電極制備、絕緣介質(zhì)層制備和氧化石墨烯沉積制備，然后在沒有電極的位置上進(jìn)行打通孔處理，從而形成柔性濕度傳感器。

借助多孔式結(jié)構(gòu)，使得水分子可以穿過器件內(nèi)部，增大了濕敏材料與水分子的接觸面積，提高了傳感器的靈敏度，制備的柔性濕度傳感器具有優(yōu)異的彎曲特性，可以廣泛應(yīng)用于可穿戴設(shè)備及復(fù)雜環(huán)境的濕度測試。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案如下：

如上文所述的一種柔性濕度傳感器的制備方法，先在所述柔性基底正面沒有通孔的位置上依次進(jìn)行電極制備、絕緣介質(zhì)層制備和氧化石墨烯沉積制備，然后再在所述柔性基底背面沒有通孔的位置上依次進(jìn)行電極制備、絕緣層制備和氧化石墨烯沉積制備；

或者先在柔性基底正面依次進(jìn)行電極制備、絕緣介質(zhì)層制備和氧化石墨烯沉積制備，然后先在柔性基底背面的對應(yīng)位置上依次進(jìn)行電極制備、絕緣層制備和氧化石墨烯沉積制備，最后在沒有電極的位置上進(jìn)行打通孔處理，從而形成柔性濕度傳感器。

本發(fā)明還提出了可以在柔性基底的正面和背面都進(jìn)行電極制備、絕緣介質(zhì)層制備和氧化石墨烯沉積制備，再結(jié)合通孔處理，形成雙面通孔結(jié)構(gòu)，由于傳感器主要尺寸是在長度和寬度方向，厚度方向可以忽略，通過這種雙面結(jié)構(gòu)的制備，稍微增加了傳感器的厚度，使得柔性基底的兩面均有濕敏材料吸收水分子，可以使器件在孔密度和孔尺寸一樣的情況下，傳感器中水分子與濕敏材料接觸面積均為單面結(jié)構(gòu)的兩倍，使得器件在不增加主要尺寸的情況下，大幅度地提高了器件性能。

如上文所述的一種柔性濕度傳感器的制備方法，包括以下步驟：