一种双层螺旋结构湿距敏感元件及其制备方法技术

技术编号：40172162 阅读：8 留言：0更新日期：2024-01-26 23:41

本发明专利技术公开一种双层螺旋结构湿距敏感元件，包括衬底层，敏感层和引线层；敏感层由表层SnO<subgt;2</subgt;螺旋敏感层和底层Sn螺旋敏感层组成双层螺旋结构；且表层SnO<subgt;2</subgt;螺旋敏感层与底层Sn螺旋敏感层有完全相同的平面结构，底层Sn螺旋敏感层位于表层SnO<subgt;2</subgt;螺旋敏感层和衬底层之间。其底层Sn螺旋敏感层的存在不仅增加了表层SnO<subgt;2</subgt;螺旋敏感层水分子反应位点提升湿度检测性能，而且降低阻值增强涡流效应提升距离检测性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于传感器领域，涉及湿距敏感元件，具体涉及双层螺旋结构湿距敏感元件及其制备方法。

技术介绍

1、随着经济的增长、科学技术的进步以及各行各业对创新解决方案的需求，对传感器的需求与日俱增。虽然单功能传感器也有其应用领域，但人们对可同时执行多项任务的多功能传感器的兴趣与日俱增。然而，实现多功能往往需要在性能上做出权衡，这阻碍了其在工业领域的广泛应用。

2、为了应对与多功能传感器相关的挑战，人们一直致力于多功能集成、提高性能和降低成本。2016年wang.首次提出传感器螺线化的思想(wang l.,stretchable eddycurrent noncontact gap sensor based on spiral conductive polymer composite,inieee/asme transactions on mechatronics,(2016),21(2),pp.1072-1079.)；而后陆续研究了螺线型压力-间隙传感器、螺线型温度-间隙传感器和螺旋型sno2湿度-间隙传感器。然而，实现多功能往往需要在性能上做出权衡，这就阻碍了其在工业领域的广泛应用。

3、为了提高二氧化锡的湿度检测性能，研究人员探索了一些改性方法，通过引入额外的官能团来改善对水分子的吸附。例如，在sno2中加入对湿度敏感的颗粒，这会增加成本和工艺的不可控性；或者加入对湿度不敏感的颗粒，这需要严格的制备条件来构建高灵敏度的晶粒结构，成本高且失败率高。这两种方法在成本、工艺控制以及湿度和间隙检测性能的获取方面都

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、基于此，本专利技术公开了一种双层螺旋结构湿距敏感元件及其制备方法，该元件采用简单的双层磁控溅射工艺，工艺简单，成本低。其底层sn螺旋敏感层的存在不仅增加了表层sno2螺旋敏感层水分子反应位点提升湿度检测性能，而且降低敏感元件阻值增强涡流效应提升距离检测性能。

3、(二)技术方案

4、本专利技术公开了一种双层螺旋结构湿距敏感元件，包括衬底层，敏感层和引线层；敏感层由表层sno2螺旋敏感层和底层sn螺旋敏感层组成双层螺旋结构；且表层sno2螺旋敏感层与底层sn螺旋敏感层有完全相同的平面结构，底层sn螺旋敏感层位于表层sno2螺旋敏感层和衬底层之间。

5、本专利技术还公开了一种双层螺旋结构湿距敏感元件的制备方法，包括：

6、(1)清洗衬底层；

7、(2)在所述衬底层表面磁控溅射底层sn螺旋敏感层；

8、(3)在所述底层sn螺旋敏感层表面磁控溅射表层sno2螺旋敏感层；

9、(4)在所述表层sno2螺旋敏感层表面磁控溅射绝缘层；

10、(5)在所述绝缘层表面磁控溅射引线层；

11、从而制备得到双层螺旋结构湿距敏感元件。

12、进一步的，表层sno2螺旋敏感层溅射时长为0.5小时至3小时。

13、进一步的，底层sn螺旋敏感层溅射时长为0.5小时至1小时。

14、进一步的，底层sn螺旋敏感层溅射功率为25w，载气流量为42sccm。

15、进一步的，绝缘层溅射功率为150w，溅射时长为120min。

16、(三)有益效果

17、本专利技术的上述技术方案具有如下优点：

18、(1)分层溅射工艺利用金属sn与半导体sno2之间的接触电势差来增加水分子反应位点，金属sn的存在降低了敏感膜的电阻，从而有效增加了涡流电感。(2)通过分层溅射的方法实现了接触面上的掺杂融合。与现有的掺杂实现方法相比，实现方法更简单、更方便，成本更低。

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【技术保护点】

1.一种双层螺旋结构湿距敏感元件，包括衬底层，敏感层和引线层；其特征在于，所述敏感层由表层SnO2螺旋敏感层和底层Sn螺旋敏感层组成双层螺旋结构；且所述表层SnO2螺旋敏感层与所述底层Sn螺旋敏感层有完全相同的平面结构，所述底层Sn螺旋敏感层位于所述表层SnO2螺旋敏感层和衬底层之间。

2.如权利要求1所述双层螺旋结构湿距敏感元件的制备方法，包括：

3.如权利要求2所述的一种双层螺旋结构湿距敏感元件的制备方法，其特征在于，所示表层SnO2螺旋敏感层溅射时长为0.5小时至3小时。

4.如权利要求2所述的一种双层螺旋结构湿距敏感元件的制备方法，其特征在于，所述底层Sn螺旋敏感层溅射时长为0.5小时至1小时。

5.如权利要求2所述的一种双层螺旋结构湿距敏感元件的制备方法，其特征在于，所述底层Sn螺旋敏感层溅射功率为25w，载气流量为42sccm。

6.如权利要求2所述的一种双层螺旋结构湿距敏感元件的制备方法，其特征在于，所述绝缘层溅射功率为150w，溅射时长为120min。

【技术特征摘要】

1.一种双层螺旋结构湿距敏感元件，包括衬底层，敏感层和引线层；其特征在于，所述敏感层由表层sno2螺旋敏感层和底层sn螺旋敏感层组成双层螺旋结构；且所述表层sno2螺旋敏感层与所述底层sn螺旋敏感层有完全相同的平面结构，所述底层sn螺旋敏感层位于所述表层sno2螺旋敏感层和衬底层之间。

2.如权利要求1所述双层螺旋结构湿距敏感元件的制备方法，包括：

3.如权利要求2所述的一种双层螺旋结构湿距敏感元件的制备方法，其特征在于，所示表层sno2螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐珩，阳杨，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：

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