传感器和感测方法技术

本发明专利技术涉及传感器和感测方法。提供了一种传感器，其可包括：传感器层，包含传感器材料，其中，传感器材料的电阻在被吸附物吸附在传感器材料处时改变；电路，其被电耦合到传感器层并被配置成向传感器层施加电流，其将传感器层加热。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。提供了一种传感器，其可包括：传感器层，包含传感器材料，其中，传感器材料的电阻在被吸附物吸附在传感器材料处时改变；电路，其被电耦合到传感器层并被配置成向传感器层施加电流，其将传感器层加热。【专利说明】
各种实施例涉及。
技术介绍
传感器可用来检测诸如气体之类的某些物质的存在。气体传感器可对空气湿度敏感，其可能对传感器性能具有不利影响。增加传感器温度可减小气体传感器对空气湿度的灵敏度。因此，可期望提供气体传感器的加热。
技术实现思路
提供了一种传感器，其可包括:传感器层，包含传感器材料，其中，传感器材料的电阻在被吸附物吸附在传感器材料处时改变；电路，其被电耦合到传感器层并被配置成向传感器层施加电流，其将传感器层加热。 【专利附图】【附图说明】 在附图中，贯穿不同的视图，相似的参考标记一般指的是相同的部分。附图不必要按比例，而是通常将重点放在说明本专利技术的原理上。在下面的描述中，参照下面的附图来描述本专利技术的各实施例，在附图中:图1示出说明作为传感器温度的函数的气体传感器对空气湿度的响应的图；图2示出了说明气体传感器的再生周期对传感器温度的相关性的图；图3示出了具有外部加热器的常规气体传感器；图4示出了根据各种实施例的传感器；图5示出了根据各种实施例的具有包括半导体层和绝缘层的基板的传感器； 图6示出了根据各种实施例的具有基板和悬在基板中的腔上的传感器层的传感器；图7示出了根据各种实施例的具有基板和被附着于悬在基板中的腔上的载体隔膜的传感器层的传感器； 图8示出了根据各种实施例的具有传感器层和被耦合到传感器层的电极的传感器；图9示出了具有单独加热层的传感器；图10示出了说明根据各种实施例的用于感测的方法的流程图。 【具体实施方式】 下面的详细描述参照附图，所述附图借助图示示出其中本专利技术可以被实施的实施例和具体细节。这些实施例被足够详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本专利技术。可以利用其它实施例并且在不脱离本专利技术的范围的情况下可以作出结构，逻辑，和电气变化。各种实施例不必要是互相排斥的，因为一些实施例可以与一个或多个其它实施例相结合以形成新的实施例。各种实施例结合方法被描述，并且各种实施例结合装置被描述。然而，可以理解结合方法描述的实施例可以类似地适用于装置，并且反之亦然。 本文使用词“示例性的”来意指“用作实例，例子，或者示例”等。本文描述为“示例性的”的任何实施例或者设计不一定被解释为比其它实施例或者设计优选或者有利。 可将术语“至少一个”和“一个或多个”理解成包括大于或等于一的任何整数，SP 一、二、三、四等。 可将术语“多个”理解成包括大于或等于二的任何整数，即二、三、四、五等。 本文被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征(例如层)的词“上面”，可以被用来表示该特征(例如该层)可以“直接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，例如与所暗示的侧面或者表面直接接触。本文被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征(例如层)的词“上面”，可以被用来表示该特征(例如该层)可以“间接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，其中一个或者多个附加层被设置在所暗示的侧面或表面和被形成的层之间。 术语“耦合”或“连接”可包括间接“耦合”或“连接”和直接“耦合”或“连接”两者。 以下描述将主要集中于使用石墨烯作为传感器材料的传感器。然而，可理解的是下面在本文中所采取的考虑可同样地应用于其他传感器或传感器材料，并且例如可一般地应用于其电阻(或电阻率)在被吸附物(例如气体分子)被吸附在传感器材料的表面处时可改变的传感器材料，例如二维材料，诸如石墨烯、硫化钥、硫化钨等，或者金属氧化物，诸如二氧化锡、氧化锌、二氧化钛等。 石墨烯是可例如被用于制造气体传感器的新型材料。基于石墨烯的气体传感器的测量原理基于石墨烯层的电阻在气体分子吸附时的变化。在室温下，这些气体传感器还可对空气湿度敏感，其可能相应地影响测量结果。通过将传感器温度增加至约100°c或以上，可大大地降低对空气湿度的灵敏度，如从图1可看到的。 图1示出了说明作为传感器温度的函数的基于石墨烯的气体传感器对空气湿度的响应的图100。 不同的曲线针对40°C (曲线101)、60°C (曲线102)、80°C (曲线103)、100°C (曲线 104)、110°C (曲线 105)、120°C (曲线 106)、130°C (曲线 107)以及 140°C (曲线 108)的温度示出了绘图为传感器层的电阻随暴露时间的变化的传感器响应。 点110指示在此开始传感器暴露于湿度(“H20开”)的第一时间点，并且点120指示在此停止传感器暴露于湿度(“H20关”)的第二时间点。在暴露于湿度时，传感器的电阻增加，并且当水分暴露被关掉时其再次减小。 如可看到的，对空气湿度的灵敏度随着增加传感器温度而减小，并且对于约100°C或以上的温度而言可足够小。 并且，对各种其他气体的灵敏度可取决于传感器的温度。此外，所检测的气体分子的解吸和由此的气体传感器的再生周期可与传感器的温度相关，如从图2可看到的。 图2示出了说明基于石墨烯的气体传感器的再生周期对传感器温度的相关性的图 200。 图200中的第一曲线201示出了针对22°C的传感器温度的对比时间绘图的气体传感器的标准化电阻R/R0，并且图200中的第二曲线202示出了针对85°C的传感器温度的对比时间绘图的气体传感器的标准化电阻R/R0。在某些时间点，气体传感器被暴露于气体，在所示的示例中即NO2，其导致气体分子(在本示例中即NO2分子)在石墨烯传感器层处的吸附和因此导致传感器电阻的变化，即导致在所示的示例中从R/RO ^ I到值< I的快速减小，如从曲线201和202中的陡降可看到的。在停止暴露于气体之后，被吸附的气体分子从传感器层的表面解吸，并且传感器的电阻逐渐地返回到其初始值。再生周期可指的是传感器再次达到R/RO ^ I所需的时间段，例如在22°C传感器温度的情况下的时间段tl或在85°C传感器温度的情况下的时间段t2，如图2中所示。 如从图2中的两个不同曲线201和202可看到的，可通过增加传感器温度来缩短再生周期，即t2 < tl。在所示示例中，传感器层处的被吸附物(在所示的示例中即NO2分子)的吸附导致传感器电阻的减小。然而，还可以可能的是被吸附物在传感器层处的吸附增加传感器的电阻。无论被吸附物在传感器层处的存在是增加还是减少，传感器层的电阻可例如取决于被吸附物对传感器材料的电子密度分布的影响，例如被吸附物是充当施主还是受主。 根据图2的示例的传感器的再生周期tl、t2约为几分钟。然而，应注意的是根据其他示例的气体传感器的再生周期可不同，并且可例如较短，例如约几秒或者甚至更短。 由于上述原因，将传感器加热至高达100°C或以上的温度可能是有用。 在常规气体传感器中，由外部加热器来实现传感器的加热，例如借助于设置在下面并被电介质绝缘的金属或硅传导轨道，如图3中示意性地示出的。 图3示出了气体传感器300，包括基板301(例如，硅基板)、设置在基板301下面的电介质层302 (例如氧化硅层)、设置在电介质层3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，包括：传感器层，包括传感器材料，其中，传感器材料的电阻在被吸附物吸附在传感器材料处时改变；电路，其被电耦合到传感器层并被配置成向传感器层施加将传感器层加热的电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W布吕尔，G鲁尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE