一种嗅觉气味阵列传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种嗅觉气味阵列传感器及其制备方法。嗅觉气味阵列传感器至少包括：具有通孔阵列的基板；设置在通孔内壁通过与测定对象反应而使电阻变化的传感膜；向传感膜施加电压的电极；调节电极与传感膜之间载流子传输的调制层。电极包括沿基板厚度方向设置在基板顶部的若干第一电极和设置在基板底部的若干第二电极。第一电极和第二电极在基板厚度方向上的投影的重叠区域覆盖若干传感膜以形成用于传感的像素。在嗅觉气味阵列传感器检测气体的情况下，第一电极和第二电极构成的网格可以传输反映各个像素的传感膜与气体发生反应后电阻变化情况的电流。阻变化情况的电流。阻变化情况的电流。

【技术实现步骤摘要】
一种嗅觉气味阵列传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及嗅觉传感器
，尤其涉及一种嗅觉气味阵列传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]从环境监测到疾病诊断等应用中嗅觉感知设备均广泛存在，然而相较于基于光的视觉感知设备、基于声波的听觉感知设备以及基于压力的触觉感知设备等基于物理参数的感知设备，嗅觉感知设备等基于化学参数的感知设备由于化学信息的处理具有高复杂性导致嗅觉感知设备、味觉感知设备的发展有限。人的视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉五种感官是大脑从周围环境中获取信息的五种主要通道，其中，视觉是人类的首要感官，而对于许多其他动物(如狗和猫)而言嗅觉和听觉可能才是它们的主要感官。进入信息技术时代，人工感知设备，如摄像头和麦克风，已经成为当今许多智能系统的关键组成部分。人工嗅觉设备的发展对人类生活的保障和智能系统(如先进的机器人和便携式智能设备)人工感官的建立至关重要。因此，对于气味传感器的研究十分必要。
[0003]例如公开号为CN112400108A的中国专利公开了一种气味传感器，其包括：离子传感器、物质吸附膜、参考电极和钝化层。离子传感器将设置有根据测定对象的状态而使电位变化的感应膜的至少1个感测部形成于基板上而成。物质吸附膜配置于感应膜上，通过吸附气味物质而使状态变化。参考电极对物质吸附膜施加参考电压，参考电极以与感应膜分开且自基板的厚度方向观察不与感测部重叠的方式配置。钝化层以覆盖离子传感器的方式设置，物质吸附膜以覆盖钝化层的方式设置，感应膜经由设置于钝化层的第1开口与物质吸附膜接触，参考电极设置于物质吸附膜与基板之间，经由设置于钝化层的第2开口与物质吸附膜接触。
[0004]公开号为CN113203770A的中国专利公开了一种气味传感器，包括传感器件；传感器件包括依次设置的电极层、柔性基底和传感层，柔性基底和传感层分别为不同的柔性聚合物，能够受外力产生电势差；传感层具有多个孔位点，柔性基底从孔位点露出，在孔位点上设置化学修饰剂形成气味传感单元；在多个孔位点中至少一部分孔位点上的化学修饰剂不同，化学修饰剂用于与气体进行结合反应而使电位变化，不同气味的气体与不同的化学修饰剂结合产生反应。
[0005]公开号为CN110108757A的中国专利公开了一种气体传感器、传感器制备方法及传感器阵列，能够减少引线损伤。所述气体传感器包括：第一衬底、设置在所述第一衬底上的气体检测组件、所述气体传感器的多个第一引脚以及封装盖帽，其中：所述气体检测组件直接或间接与所述第一引脚电连接，所述气体检测组件和所述第一引脚设置在所述第一衬底的同一面；所述封装盖帽键合在所述第一衬底上用于保护所述气体检测组件，所述第一引脚裸露在所述封装盖帽之外。
[0006]现有传感器在气体可区分性、检测精度等方面，滞后于生物嗅觉的功效，其主要原因是传感器中发挥生物嗅觉受体功能的传感单元数量有限，远远小于生物嗅觉系统中的嗅
觉受体数量，导致传感器在于气体发生反应时的多样性有限。
[0007]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0008]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种嗅觉气味阵列传感器。所述嗅觉气味阵列传感器至少包括：具有通孔阵列的基板；设置在所述通孔内壁通过与测定对象反应而使电阻变化的传感膜；向所述传感膜施加电压的电极；调节所述电极与所述传感膜之间载流子传输的调制层。优选地，所述电极、所述传感膜和所述调制层按照沿所述基板厚度方向重叠的方式设置。优选地，调制层可以设置在所述基板两侧。
[0009]优选地，所述调制层包含至少一种呈梯度分布的金属粒子。优选地，所述调制层与所述传感膜接触，使得依托所述通孔而阵列排布的各传感膜存在差异。优选地，所述调制层由不同种类或成分的金属氧化物组成，由于不同传感材料具有不同的晶格与能带结构，使得各传感膜上的载流子(电子)在经调制层流向电极时受到的阻力存在差异，从而构建出存在不同敏感特性的传感膜。
[0010]根据一种优选实施方式，所述电极包括沿所述基板厚度方向设置在所述基板顶部的若干第一电极和设置在所述基板底部的若干第二电极。优选地，若干所述第一电极和若干所述第二电极在所述基板厚度方向上的投影的重叠区域覆盖若干所述传感膜形成用于传感的像素。
[0011]优选地，若干所述第一电极和若干所述第二电极通过将若干所述像素设置在投影重叠区域的方式形成网格，使得若干所述像素阵列排布。
[0012]根据一种优选实施方式，所述调制层设置在所述电极与所述传感膜之间。优选地，至少一种金属粒子在所述调制层中呈梯度分布的。优选地，所述调制层的设置区域可以包括：所述基板顶部端面、所述基板底部端面、所述基板顶部与所述第一电极接触区域以及所述基板底部与所述第一电极接触区域中的一种，从而在由第一电极、传感膜和第二电极串联组成的传感电路中设置改变电子(载流子)流动能力的调制层。
[0013]优选地，调制层的设置使得像素对于传感膜与测定对象反应后载流子的传输出现差异，从而增加了嗅觉气味阵列传感器100中像素的多样性。
[0014]根据一种优选实施方式，所述第一电极和所述调制层设置有与所述通孔相匹配的开孔，以形成气流通道，使得测定对象能够与所述传感膜接触。优选地，第二电极、绝缘层、发热层也可以设置与所述通孔相匹配的开孔。
[0015]根据一种优选实施方式，所述传感膜边缘分别与所述调制层和所述第二电极接触，使得所述基板沿厚度方向电导通。
[0016]根据一种优选实施方式，所述嗅觉气味阵列传感器还包括能够对传感膜进行加热的发热层。所述发热层设置在所述第二电极底部，并且所述发热层与所述第二电极之间设置有电绝缘的隔离层。优选地，所述发热层和隔离层也可以设置在顶部电极上。
[0017]本专利技术还提供了一种嗅觉气味阵列传感器的制备方法。所述制备方法至少包括：
[0018]在基板阵列排布的通孔中沉积传感材料，形成覆盖所述通孔的传感膜；
[0019]在所述基板顶部沉积调制层。
[0020]优选地，所述调制层包含至少一种呈梯度分布的金属粒子。优选地，所述调制层与所述传感膜接触，使得依托所述通孔而阵列排布的各传感膜存在差异。优选地，所述调制层由不同种类或成分的金属氧化物组成，由于不同传感材料具有不同的晶格与能带结构，使得各传感膜上的载流子(电子)在经调制层流向电极时受到的阻力存在差异，从而构建出存在不同敏感特性的传感膜。
[0021]根据一种优选实施方式，所述制备方法还包括：
[0022]沉积用于向所述传感膜施加电压的电极；
[0023]沉积用于电绝缘的隔离层；
[0024]沉积用于对传感膜进行加热的发热层。
[0025]优选地，所述电极的沉积包括在所述基板顶部沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嗅觉气味阵列传感器，其特征在于，所述嗅觉气味阵列传感器至少包括：具有通孔阵列的基板(101)；设置在所述通孔内壁通过与测定对象反应而使电阻变化的传感膜(102)；向所述传感膜(102)施加电压的电极(103)；调节所述电极(103)与所述传感膜(102)之间载流子传输的调制层(104)；其中，所述电极(103)、所述传感膜(102)和所述调制层(104)按照沿所述基板(101)厚度方向重叠的方式设置。2.根据权利要求1所述的嗅觉气味阵列传感器，其特征在于，所述电极(103)包括沿所述基板(101)厚度方向设置在所述基板(101)顶部的若干第一电极和设置在所述基板(101)底部的若干第二电极；其中，所述第一电极和若干所述第二电极在所述基板(101)厚度方向上的投影的重叠区域覆盖若干所述传感膜(102)以形成用于传感的像素。3.根据权利要求1或2所述的嗅觉气味阵列传感器，其特征在于，所述调制层(104)设置在所述电极(103)与所述传感膜(102)之间，其中，所述调制层(104)包含至少一种呈梯度分布的金属粒子；其中，所述调制层(104)的设置区域至少包括：所述基板(101)顶部端面、所述基板(101)底部端面、所述基板(101)顶部与所述第一电极接触区域以及所述基板(101)底部与所述第二电极接触区域中的一种。4.根据权利要求1～3任一项所述的嗅觉气味阵列传感器，其特征在于，所述第一电极和所述调制层(104)设置有与所述通孔相匹配的开孔以形成气流通道，使得测定对象能够与所述传感膜(102)接触。5.根据权利要求1～4任一项所述的嗅觉气味阵列传感器，其特征在于，所述传感膜(102)的边缘分别与所述调制层(104)和所述第二电极接触，使得所述基板(101)沿厚度方向电导通。6.根据权利要求1～5任一项所述的嗅觉气味阵列传感器，其特征在于，所述嗅觉气味阵列传感器还包括能够对传感膜(102)进行加热的发热层(106)；所述发热层(106)设置在所述第二电极底部，并且所述发热层(106)与所述第二电极之...

【专利技术属性】
技术研发人员：周清峰，梁健汉，万竹桉，宋志龙，
申请(专利权)人：艾感科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：