[發明專利]MoS2

有效

• 申請號: 202110432563.8
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113125520B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 周泳;王艷杰;劉博超;高瑞雪;付萬方;任浩;王宇航
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 項曉丹

本發明公開了一種MoS₂/PEO濕度傳感器、雙器件濕度傳感裝置與濕度檢測方法，MoS₂/PEO濕度傳感器包括電極，電極表面覆蓋以MoS₂/PEO復合材料形成的復合氣敏薄膜，其中MoS₂為P型MoS₂，且PEO與MoS₂的質量比為1:1~1:10。雙器件濕度傳感裝置包括MoS₂濕度傳感器與本發明的MoS₂/PEO濕度傳感器。濕度檢測方法，采用本發明的雙器件濕度傳感裝置對目標氣體進行濕度檢測，根據MoS₂/PEO濕度傳感器的響應值計算目標氣體的濕度值。本發明在較大濕度范圍內（10%RH?60%RH）的電阻值均呈單調性的變化，從而具備良好濕度探測能力并擴大應用范圍，同時能夠探測目標氣體中是否含有水蒸氣。

技術領域

本發明涉及濕度檢測技術領域，具體涉及濕度傳感器與濕度檢測方法。

背景技術

濕度傳感器在半導體、汽車、環境控制、農業、生物科技等領域有著廣泛的應用，因此對濕度的精準探測有著重大的現實意義。

二維半導體材料二硫化鉬(MoS₂)因其比表面積大，載流子遷移率高，噪聲水平低，被認為是一種高效的濕度敏感納米材料。因為制備方式和表面缺陷的不同，MoS₂具有P型和N型半導體兩種存在形式。目前，制作濕度傳感器的MoS₂多為N型MoS₂，基于P型MoS₂的濕度傳感器的研究非常少。主要原因是基于P型MoS₂的濕度傳感器在對濕度進行檢測時，隨著濕度的增加，吸附水分子的MoS₂的電阻會出現非單調性的變化，即MoS₂濕度傳感器電阻在低濕度范圍(10％RH-30％RH)表現為上升，在高濕度范圍(30％RH-60％RH)表現為下降，這無疑大大限制了MoS₂在電阻式濕度傳感器領域的應用。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種在較大濕度范圍內(10％RH-60％RH)的電阻值均呈單調性的變化，從而提高檢測濕度范圍，同時檢測穩定性好的MoS₂/PEO濕度傳感器。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種MoS₂/PEO濕度傳感器，包括電極，電極表面覆蓋以MoS₂/PEO復合材料形成的復合氣敏薄膜，其中MoS₂為P型MoS₂，且PEO與MoS₂的質量比為1:1～1:10。

這樣，在本方案中，創新的將P型MoS₂與PEO進行結合，P型MoS₂因為硫空位和氧吸附的作用會呈現P型半導體的行為，對于少量的還原性水分子吸附，會呈現電阻上升的情況，當濕度增加后，隨著表面吸附的水分子增多，MoS₂表面會形成連續的水膜，從而出現質子導電，造成整體電阻下降；而PEO由于是離子導電性聚合物，在干燥環境下呈絕緣性，在濕潤環境下導電性大幅增強，即電阻值大幅下降，因此對于采用MoS2/PEO復合氣敏薄膜形成的濕度傳感器而言，在吸附水分子時，MoS₂組分和PEO組分對濕度傳感器電阻值的貢獻分別是增大電阻和減小電阻，通過將PEO和MoS₂的質量比控制在1:1～1:10之間，可以使得制備的濕度傳感器吸附水分子后電阻值均呈下降的趨勢，由此使得本方案制備的濕度傳感器在較大濕度范圍內(10％RH-60％RH)的電阻值均呈單調性的變化，從而大大提高了檢測濕度的范圍；同時，通過將PEO與MoS₂進行結合，還可以減少氧吸附到MoS₂上，從而提高了濕度傳感器檢測的穩定性。

優選的，MoS₂/PEO濕度傳感器采用以下方法制成：