本技術(shù)涉及一種用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器，屬于濕敏傳感器。

背景技術(shù)：

1、體表濕度是指皮膚表面的水分含量和濕度水平，對(duì)人體的健康和舒適感起著重要作用。體表濕度影響皮膚健康，體表濕度過(guò)低時(shí)皮膚容易出現(xiàn)干燥、脫水等問(wèn)題。而體表濕度過(guò)高則容易引發(fā)皮膚感染和過(guò)敏反應(yīng)。其次，體表濕度也與體溫調(diào)節(jié)密切相關(guān)。人體通過(guò)皮膚表面的水分蒸發(fā)來(lái)調(diào)節(jié)體溫。當(dāng)體表濕度過(guò)高時(shí)，蒸發(fā)作用受阻，體溫調(diào)節(jié)會(huì)受到影響，可能導(dǎo)致體溫過(guò)高。反之，體表濕度過(guò)低時(shí)，蒸發(fā)過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致體溫過(guò)低。因此，監(jiān)測(cè)體表濕度不僅有助于及時(shí)了解皮膚水分狀況，預(yù)防皮膚問(wèn)題的發(fā)生，還可以幫助人們更好地了解自己的體溫狀況，及時(shí)采取調(diào)整措施。隨著生活水平的提高，開(kāi)發(fā)出更精準(zhǔn)、智能的體表濕度監(jiān)測(cè)裝置對(duì)于身體健康尤為重要。

2、目前濕度傳感器主要包含電學(xué)和光學(xué)兩大類。其中，光學(xué)濕度傳感器主要利用物理原理和材料的各種特性將待測(cè)量換成易處理量，從而以獲取精度更高、微型化和智能化的濕度傳感器。但是這種集成光學(xué)濕度傳感器仍然存在一些難以解決的問(wèn)題，如濕度傳感器的穩(wěn)定性受裝置物理尺寸極大，穩(wěn)定性難以保證，且這一類光子晶體結(jié)構(gòu)器件制備工藝復(fù)雜，不具有拉伸、彎曲等彈塑性形變的能力，環(huán)境適應(yīng)性差。電學(xué)濕度傳感器可靠穩(wěn)定，制備工藝簡(jiǎn)單，但是電學(xué)濕度傳感器目前存在響應(yīng)速度較慢和精度不夠高等缺點(diǎn)，同時(shí)，現(xiàn)有的電學(xué)濕度傳感器也存在不具有拉伸、彎曲等彈塑性形變的能力，環(huán)境適應(yīng)性差的缺點(diǎn)。

3、目前的大多數(shù)電學(xué)濕度傳感器研究集中在電阻式和電容式濕度傳感器上。盡管電阻式傳感器價(jià)格便宜且易于制造，但存在尺寸限制、測(cè)量量程小和不易集成等缺陷。電容式濕度傳感器可以實(shí)現(xiàn)更小的體積、更快的響應(yīng)和更好的線性度，但是濕度遲滯較大。本質(zhì)原因在于電阻電容式濕度傳感器結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，參數(shù)過(guò)于單一，只能依托電阻率和介電常數(shù)改變反映水分子對(duì)于濕敏材料的影響，制約了傳感器對(duì)于濕度的精準(zhǔn)檢測(cè)。

4、為了滿足低成本、可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性和cmos兼容性對(duì)濕度傳感器的要求，需要制備一種新型結(jié)構(gòu)的傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器。

2、本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

3、一種用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器，由下至上依次包括柔性基底和離子凝膠電介質(zhì)層；所述離子凝膠電介質(zhì)層上一端設(shè)置有導(dǎo)電銀漿電極，另一端設(shè)置有mos2濕度敏感薄膜層；所述mos2濕度敏感薄膜層上設(shè)置有石墨烯導(dǎo)電觸點(diǎn)。

4、根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述石墨烯導(dǎo)電觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)為2個(gè)，分別位于mos2濕度敏感薄膜層上方的兩端。

5、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述石墨烯導(dǎo)電觸點(diǎn)分別作為源極和漏極，呈叉指結(jié)構(gòu)。

6、根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述導(dǎo)電銀漿電極作為柵極，呈正弦形結(jié)構(gòu)。

7、根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述fet構(gòu)型濕敏傳感器的厚度為0.9～1.1mm。

8、根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述離子凝膠電介質(zhì)層的厚度為9.05～10.05μm。

9、根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述mos2濕度敏感薄膜層的厚度為10～20nm。

10、根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述柔性基底的材質(zhì)為pdms、pet、pi、pen、pu或tpu。

11、根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述離子凝膠電介質(zhì)層的材質(zhì)為ps-peo-ps三嵌段共聚物或ps-pmma-ps三嵌段共聚物與離子液體混合的凝膠薄膜。

12、根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述離子液體包括但不限于bmim-tfsi、deme-tfsi、emim-tfsi。

13、本實(shí)用新型的有益效果在于：

14、1、本實(shí)用新型提供的fet構(gòu)型濕敏傳感器創(chuàng)新性地采用具有源極、柵極和漏極的fet型結(jié)構(gòu)，以石墨烯導(dǎo)電觸點(diǎn)分別作為源極和漏極，導(dǎo)電銀漿電極作為柵極。由于柵極結(jié)構(gòu)的存在，mos2濕度敏感薄膜層吸收水產(chǎn)生的電流信號(hào)差異更加明顯，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的較高靈敏度的響應(yīng)以及實(shí)現(xiàn)濕度測(cè)量量程的擴(kuò)大，同時(shí)具有高精確度、高可靠性、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。

15、2、本實(shí)用新型提供的fet構(gòu)型濕敏傳感器以離子凝膠電介質(zhì)層作為柵極電介質(zhì)，通過(guò)雙電層原理，可以在提供微電壓的情況下完成傳統(tǒng)fet晶體管需要大電壓才能完成的調(diào)控工作，提高了器件使用中的安全性能。

16、3、本實(shí)用新型提供的fet構(gòu)型濕敏傳感器具有輕薄、柔軟的優(yōu)點(diǎn)，方便于穿戴使用，可以廣泛應(yīng)用于穿戴電子器件、作為“電子皮膚”應(yīng)用于醫(yī)療健康器件。

17、4、本實(shí)用新型改進(jìn)了叉指電極結(jié)構(gòu)，增大了濕度敏感薄膜層與空氣環(huán)境的接觸面積，增強(qiáng)了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器，其特征在于，由下至上依次包括柔性基底和離子凝膠電介質(zhì)層；所述離子凝膠電介質(zhì)層上一端設(shè)置有導(dǎo)電銀漿電極，另一端設(shè)置有mos2濕度敏感薄膜層；所述mos2濕度敏感薄膜層上設(shè)置有石墨烯導(dǎo)電觸點(diǎn)。

2.如權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器，其特征在于，所述石墨烯導(dǎo)電觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)為2個(gè)，分別位于mos2濕度敏感薄膜層上方的兩端。

3.如權(quán)利要求2所述的用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器，其特征在于，所述石墨烯導(dǎo)電觸點(diǎn)分別作為源極和漏極，呈叉指結(jié)構(gòu)。

4.如權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電銀漿電極作為柵極，呈正弦形結(jié)構(gòu)。

5.如權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器，其特征在于，所述fet構(gòu)型濕敏傳感器的厚度為0.9～1.1mm。

6.如權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器，其特征在于，所述離子凝膠電介質(zhì)層的厚度為9.05～10.05μm。

7.如權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)濕度的fet構(gòu)型濕敏傳感器，其特征在于，所述mos2濕度敏感薄膜層的厚度為10～20nm。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種用于檢測(cè)濕度的FET構(gòu)型濕敏傳感器。由下至上依次包括柔性基底和離子凝膠電介質(zhì)層；所述離子凝膠電介質(zhì)層上一端設(shè)置有導(dǎo)電銀漿電極，另一端設(shè)置有MoS<subgt;2</subgt;濕度敏感薄膜層；所述MoS<subgt;2</subgt;濕度敏感薄膜層上設(shè)置有石墨烯導(dǎo)電觸點(diǎn)。本技術(shù)提供的FET構(gòu)型濕敏傳感器創(chuàng)新性地采用具有源極、柵極和漏極的FET型結(jié)構(gòu)，以石墨烯導(dǎo)電觸點(diǎn)分別作為源極和漏極，導(dǎo)電銀漿電極作為柵極。由于柵極結(jié)構(gòu)的存在，MoS<subgt;2</subgt;濕度敏感薄膜層吸收水產(chǎn)生的電流信號(hào)差異更加明顯，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的較高靈敏度的響應(yīng)以及實(shí)現(xiàn)濕度測(cè)量量程的擴(kuò)大，同時(shí)具有高精確度、高可靠性、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張明佳,趙尚洲,馬修東,周雨萌,沈東方
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)海洋大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240401
技術(shù)公布日：2024/12/17