湿度传感器及制备方法技术

本发明专利技术提供一种湿度传感器及制备方法，其中的湿度传感器包括位于底部的信号处理单元、设置在信号处理单元上的感应单元、设置在感应单元上的栅极，设置在栅极上的绝缘层、设置在绝缘层上的石墨烯量子点层和设置在石墨烯量子点层上的漏极和源极，其中，石墨烯量子点层的组分包括按照预设比例混合的石墨烯量子点和硝酸锌。利用本发明专利技术，能够解决现有的湿度传感器响应速度慢、响应不够准确、控制湿度容易过冲等问题。过冲等问题。过冲等问题。

【技术实现步骤摘要】
湿度传感器及制备方法


[0001]本专利技术涉及电声转换
，更为具体地，涉及一种湿度传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]现在随着生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，对湿度传感器的需求也越来越多，湿度传感器用于室内湿度的实时监测；其中，在很多科研环境、仓库中，需要通过湿度传感器实施监测其湿度；在湿度传感器生产过程的校准测试标定中，需要传感器具有非常快的响应速度，对湿度的实时变化做出快速的响应。
[0003]目前市面上的湿度传感器多数采用聚酰亚胺作为湿敏材料，当湿度变化时材料的电容值变化转变为电信号的变化，但是此材料的响应速度太慢，一般需要5
‑
10s的响应时间，应用于消费电子上的体验是非常差的，应用于工业检测，效率是非常低的，因此迫切需要解决湿度传感器此缺点，提升使用体验。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种湿度传感器及制备方法，以解决现有的湿度传感器响应速度慢、响应不够准确、控制湿度容易过冲等问题。
[0005]本专利技术提供一种湿度传感器，包括位于底部的信号处理单元、设置在信号处理单元上的感应单元、设置在感应单元上的栅极，设置在栅极上的绝缘层、设置在绝缘层上的石墨烯量子点层和设置在石墨烯量子点层上的漏极和源极，其中，
[0006]石墨烯量子点层的组分包括按照预设比例混合的石墨烯量子点和硝酸锌。
[0007]此外，优选的方案是，石墨烯量子点与硝酸锌的质量比为7
‑
13:11
>‑
21。
[0008]此外，优选的方案是，信号处理单元为硅基底；
[0009]绝缘层为二氧化硅层。
[0010]此外，优选的方案是，感应单元为单晶硅，栅极为重掺杂P型单晶硅，其中，感应单元通过导线与信号处理单元电连接。
[0011]此外，优选的方案是，漏极与源极间隔设置，其中，
[0012]漏极、源极的材质采用铝、金或铜；
[0013]漏极、源极分别通过导线与信号处理单元电连接。
[0014]本专利技术还提供一种湿度传感器的制备方法，包括：
[0015]将表面设置有绝缘层的感应单元固定在信号处理单元上；
[0016]对绝缘层进行等离子体处理；
[0017]将预先制备的石墨烯量子点溶液经过过滤后，放置到等离子体处理后的绝缘层上，其中，按照预设比例将石墨烯量子点、硝酸锌溶解在去离子水中，形成石墨烯量子点溶液；
[0018]通过匀胶机将过滤后的石墨烯量子点溶液进行制膜处理，在绝缘层上形成石墨烯量子点层；
[0019]通过蒸镀方式在石墨烯量子点层上形成漏极和源极；
[0020]通过导线将漏极、源极以及感应单元分别与信号处理单元电连接。
[0021]此外，优选的方案是，所述对所述绝缘层进行等离子体处理，包括：
[0022]将绝缘层进行清洁处理；
[0023]通过等离子体对清洁后的绝缘层进行表面活性处理，其中，表面活性处理时间为5
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15min，功率为20
‑
100w。
[0024]此外，优选的方案是，所述按照预设比例将石墨烯量子点、硝酸锌溶解在去离子水中，形成石墨烯量子点溶液，包括：
[0025]首先，按照质量比为1:7
‑
13将石墨烯量子点溶解在去离子水中；
[0026]然后，加入硝酸锌，其中，硝酸锌与所述去离子水的质量比为1：11
‑
21；
[0027]最后，将石墨烯量子点和硝酸锌的混合液体在温度为130
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280℃下加热30
‑
80min，形成石墨烯量子点溶液。
[0028]此外，优选的方案是，所述通过匀胶机将过滤后的石墨烯量子点熔剂进行制膜处理，在所述绝缘层上形成石墨烯量子点层，包括：
[0029]通过针管吸取预先制备的石墨烯量子点溶液，其中，在针管的针头位置设置过滤器，通过过滤器过滤石墨烯量子点溶液中的杂质；
[0030]将过滤后杂质后的石墨烯量子点溶液滴到所述绝缘层上；
[0031]通过匀胶机将石墨烯量子点溶液均匀涂覆在绝缘层上，其中，匀胶机的转速为2000
‑
5000rpm，转动时间为30
‑
90s；
[0032]对涂覆在绝缘层上的石墨烯量子点液体进行烘烤蒸发掉液体，形成石墨烯量子点层，其中，烘烤温度为60
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100℃,烘烤时间为10
‑
30min。
[0033]此外，优选的方案是，通过硅胶粘结方式将表面设置有绝缘层的感应单元固定在信号处理单元上，其中，胶水厚度10
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50μm，固化条件110
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180℃，时间15
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60min；通过沉积或者热氧化的方式将绝缘层设置在感应单元上。
[0034]从上面的技术方案可知，本专利技术提供的湿度传感器及制备方法，将石墨烯量子点和硝酸锌作为主要材料作为湿度传感器的湿敏材料，通过场效应晶体管原理，在石墨烯的多孔特性作用下，响应速度可以达到毫秒级别，从而解决现有的湿度传感器响应速度慢、响应不够准确、控制湿度容易过冲等问题。
[0035]为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本专利技术的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式。此外，本专利技术旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
[0036]通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0037]图1为根据本专利技术实施例的湿度传感器剖面示意图；
[0038]图2为根据本专利技术实施例的湿度传感器俯视示意图；
[0039]图3为根据本专利技术实施例的湿度传感器的制备方法流程示意图。
[0040]其中的附图标记包括：1、信号处理单元，2、感应单元，3、绝缘层，4、漏极，5、石墨烯量子点层，6、源极，7、导线，8、栅极。
[0041]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
[0042]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
[0043]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿度传感器，其特征在于，包括位于底部的信号处理单元、设置在所述信号处理单元上的感应单元、设置在所述感应单元上的栅极，设置在所述栅极上的绝缘层、设置在所述绝缘层上的石墨烯量子点层和设置在所述石墨烯量子点层上的漏极和源极，其中，所述石墨烯量子点层的组分包括按照预设比例混合的石墨烯量子点和硝酸锌。2.如权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述石墨烯量子点与所述硝酸锌的质量比为7
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13:11
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21。3.如权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述信号处理单元为硅基底；所述绝缘层为二氧化硅层。4.如权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述感应单元为单晶硅，所述栅极为重掺杂P型单晶硅，其中，所述感应单元通过导线与所述信号处理单元电连接。5.如权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述漏极与所述源极间隔设置，其中，所述漏极、所述源极的材质采用铝、金或铜；所述漏极、所述源极分别通过导线与所述信号处理单元电连接。6.一种湿度传感器的制备方法，所述制备方法包括：将表面设置有绝缘层的感应单元固定在信号处理单元上；对所述绝缘层进行等离子体处理；将预先制备的石墨烯量子点溶液经过过滤后，放置到等离子体处理后的绝缘层上，其中，按照预设比例将石墨烯量子点、硝酸锌溶解在去离子水中，形成石墨烯量子点溶液；通过匀胶机将过滤后的石墨烯量子点溶液进行制膜处理，在所述绝缘层上形成石墨烯量子点层；通过蒸镀方式在所述石墨烯量子点层上形成漏极和源极；通过导线将所述漏极、源极以及所述感应单元分别与所述信号处理单元电连接。7.如权利要求6所述的湿度传感器的制备方法，其特征在于，所述对所述绝缘层进行等离子体处理，包括：将所述绝缘层进行清洁处理；通过等离子体对清洁后的绝缘层进行表面活性处理，其中，表面活性处理时间为5
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15min，功率为20
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【专利技术属性】
技术研发人员：王超，
申请(专利权)人：青岛歌尔智能传感器有限公司，
类型：发明
国别省市：