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一種基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器及其制備方法與流程

文檔序號:12466361閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器,其特征是,包括:

襯底、位于襯底上的濕度敏感層以及鍍制于所述濕度敏感層上的叉指電極;

所述濕度敏感層為二硫化鎢薄膜層,所述二硫化鎢薄膜層通過硫化金屬鎢薄膜制備而成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器,其特征是,所述二硫化鎢薄膜層通過在所述襯底上磁控濺射或電子束蒸發(fā)一層金屬鎢薄膜后,再經(jīng)過硫蒸氣硫化制得;所述二硫化鎢薄膜層的厚度為0.7~5nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器,其特征是,所述襯底包括硬質(zhì)襯底和/或柔性襯底;

所述硬質(zhì)襯底為SiO2/Si、Al2O3、石英、耐高溫玻璃或耐高溫陶瓷;

所述柔性襯底為聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺或聚對苯二甲酸乙二醇酯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器,其特征是,所述叉指電極為金屬電極或透明電極;

金屬電極為鈦-金、鋁或銀電極;

透明電極為ITO、FTO或AZO電極;

電極間距為10~100μm,電極厚度為50~100nm。

5.權(quán)利要求1-4任一項所述的基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器的制備方法,其特征是,包括:

(一)采用磁控濺射或電子束蒸發(fā)法在襯底上形成一層鎢薄膜,鎢薄膜再經(jīng)硫蒸氣硫化后,制得二硫化鎢薄膜層;

(二)在所述二硫化鎢薄膜層上鍍制叉指電極,制得二硫化鎢薄膜濕度傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器的制備方法,其特征是,步驟(一)的具體過程為:

(1)制備鎢薄膜層:

當(dāng)采用磁控濺射法時,具體步驟為:將襯底放置于磁控濺射腔體中,采用金屬鎢作為靶材,控制腔體的本底真空度低于9×10-4Pa,通入氬氣,其流量為60-90sccm,射頻功率為50~100W,濺射壓強(qiáng)為0.3~0.5Pa,濺射10~60s,制得鎢薄膜層;

當(dāng)采用電子束蒸發(fā)法時,具體步驟為:將襯底放置于電子束蒸發(fā)腔體中,控制腔體的本底真空度低于5×10-4Pa,調(diào)節(jié)電子束流為20~50mA,制得鎢薄膜層;

(2)將步驟(1)制得的鎢薄膜層置于管式爐的石英管中,將石英管中的氣壓抽至170~190Pa,并在管式爐前端通入氬氣,其流量控制為40~60sccm;在石英管前端放入硫粉,硫粉區(qū)域加熱溫度為110~130℃,管式爐中央?yún)^(qū)域在20~40min內(nèi)從室溫升高至500~700℃,并保持50~60min,再自然降溫,制得二硫化鎢薄膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器的制備方法,其特征是,在步驟(1)中,所述襯底為SiO2/Si。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器的制備方法,其特征是,步驟(一)還包括步驟(3):

(3)將二硫化鎢薄膜層轉(zhuǎn)移至柔性襯底上。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器的制備方法,其特征是,所述步驟(3)的具體過程為:

(31)取生長在SiO2/Si襯底上的二硫化鎢薄膜層,將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的PMMA苯甲醚溶液旋涂在二硫化鎢薄膜層表面;

(32)將步驟(31)處理后的產(chǎn)品于90~100℃下烘烤5~10min;

(33)將步驟(32)烘烤后的產(chǎn)品置于濃度為0.1%的氫氟酸溶液中反應(yīng)3~5min;

(34)將步驟(33)處理后的產(chǎn)品放入去離子水中清洗至將PMMA連同二硫化鎢薄膜層剝離下來,漂浮在去離子水中;

(35)用柔性襯底將步驟(34)中剝離的二硫化鎢薄膜撈起,并在60~80℃烘烤5min;

(36)將步驟(35)制得的產(chǎn)品放入丙酮中清洗掉表面的PMMA,制得轉(zhuǎn)移至柔性襯底上的二硫化鎢薄膜層。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于超薄硫化物薄膜的濕度傳感器的制備方法,其特征是,所述步驟(3)的具體過程為:

(311)取生長在SiO2/Si襯底上的二硫化鎢薄膜層放置在空氣中暴露15~30天;

(322)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的PMMA苯甲醚溶液旋涂在(311)中處理過的二硫化鎢薄膜表面,并于90~100℃下烘烤5~10min;

(333)將(322)中處理過的產(chǎn)品放置于去離子水中,通過水的表面張力使二硫化鎢薄膜層連同PMMA剝離下來并漂浮在水中;

(344)用柔性襯底將步驟(333)中剝離的二硫化鎢薄膜撈起,并在60~80℃烘烤5min;

(355)將步驟(344)制得的產(chǎn)品放入丙酮中清洗掉表面的PMMA,制得轉(zhuǎn)移至柔性襯底上的二硫化鎢薄膜層。

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