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具有交叉敏感度的傳感器的制造方法_2

文檔序號:9872313閱讀:來源:國知局
對第一參數(shù)pi的敏感度改變對第二參數(shù)p2的敏感度;以及
[0043]處理來自對第一參數(shù)pi和第二參數(shù)p2中的至少一個敏感的第二傳感器30的輸出22。
[0044]這個處理確定針對第一參數(shù)pi的值和/或針對第二參數(shù)p2的值。
[0045]該處理可以使用來自第一傳感器20的輸出21和來自第二傳感器30的輸出31來從被存儲在存儲器6或者其它地方的數(shù)據(jù)庫7查找針對第一參數(shù)pi和第二參數(shù)p2的值。
[0046]在一些示例但不一定是所有示例中,第一傳感器20對第一參數(shù)pi的敏感度與第二傳感器30對第一參數(shù)PI的敏感度不同。
[0047]在一些示例但不一定是所有示例中,第一參數(shù)pi是形變并且第二參數(shù)P2是氣態(tài)分析物的濃度。
[0048]在一些示例但不一定是所有示例中,第二傳感器20可以包括對第一參數(shù)pi和第二參數(shù)P2敏感的傳感材料22。
[0049]圖2A至2D示出了從裝置10到處理電路2的不同輸出21,31的示例。
[0050]在這些示例中的每個示例中,對于第二參數(shù)p2的一組值,第一傳感器20對第一參數(shù)Pl的敏感度與第二傳感器30對第一參數(shù)pi的敏感度不同,并且/或者對于第一參數(shù)的一個范圍的(a range of)值,第一傳感器20對第二參數(shù)p2的敏感度與第二傳感器30對第二參數(shù)P2的敏感度不同。
[005? ]這個敏感度的差異產(chǎn)生對處理電路2的差分輸入,該差分輸入由來自第一和第二傳感器20,30的一對輸出21,31構(gòu)成。該差分輸入反映第一參數(shù)pi和/或第二參數(shù)p2。
[0052]在圖2A中,第一傳感器20被配置為對第一和第二參數(shù)中的一個參數(shù)敏感而不是第一和第二參數(shù)中的另一參數(shù)敏感。第二傳感器30被配置為對第一和第二參數(shù)中的另一參數(shù)敏感而不是第一和第二參數(shù)中的該一個參數(shù)敏感。
[0053]來自第一傳感器20的輸出Si因此在該示例中只取決于第一參數(shù)pi。來自第二傳感器30的輸出s2因此在該示例中只取決于第二參數(shù)p2。
[0054]在圖2B和圖2C中,第一傳感器20被配置為對第一和第二參數(shù)pi,p2兩者都敏感并且第二傳感器30被配置為對第一和第二參數(shù)pi,p2中的僅一個參數(shù)敏感。
[0055]在圖2B的示例中,來自第一傳感器20的輸出Si取決于第一參數(shù)pi和第二參數(shù)p2。來自第二傳感器30的輸出s2只取決于第二參數(shù)p2。
[0056]在圖2C的示例中,來自第一傳感器20的輸出Si取決于第一參數(shù)pi和第二參數(shù)p2。來自第二傳感器30的輸出s2只取決于第一參數(shù)pi。
[0057]在圖2D中,第一傳感器20被配置為對第一和第二參數(shù)pi,p2兩者都敏感,而第二傳感器30被配置為按與第一傳感器20不同的方式對第一和第二參數(shù)pi,p2敏感。
[0058]圖3示出了包括一個或多個傳感器62的裝置10的示例。為了清楚起見,只有一個傳感器62被示出。這個傳感器可以是第一傳感器20或第二傳感器30。
[0059]傳感器62包括被柔性基板50支撐的傳感材料22。一對電極52被電連接到傳感材料22。
[0060]柔性基板50可以由諸如聚萘二甲酸(PEN)或聚對苯二甲酸乙酯(PET)或柔性玻璃之類的聚乙烯聚合物形成。
[0061]傳感材料22可以通過滴鑄、噴涂、旋涂、噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷來形成。
[0062]電極52可以被置于傳感材料22的上表面上以使得傳感材料22被置于電極52與柔性基板50之間。
[0063]或者,電極52可以被置于柔性基板的上表面上以使得電極52被置于傳感材料22與柔性基板50之間。電極52可以被沉積在基板50上(例如通過絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷),之后再在上面沉積傳感材料22。
[0064]電極52可以是印刷有銀(Ag)的電極。
[0065]傳感材料22對第一參數(shù)PI和第二參數(shù)(p2)敏感。傳感材料對第一參數(shù)PI的敏感度改變傳感材料22對第二參數(shù)的敏感度。
[0066]在該示例中,第一參數(shù)pi是裝置10的形變(D)并且第二參數(shù)是裝置10處的氣態(tài)分析物的濃度。
[0067]如圖4中所示,在一些但不一定是所有示例中,傳感材料22可以包括具有相同材料的二維層42的堆疊(stack)40。每個二維層42具有小于10nm或100nm的厚度。被堆疊的2D層42之間的隔離足以允許氣態(tài)分析物在2D層42之間的擴(kuò)散。
[0068]合適的傳感材料22的示例包括石墨稀(grapheme)、石墨稀氧化物(grapheneoxide)、還原的石墨稀氧化物(reduced graphene oxide)、官能化的石墨稀(funct1nal i sed graphene )、硼氮化物(boron n i tr i de )和過渡金屬硫族化物(transit1n metal dicha I cogen ides),例如,二硫化物(disulphides),例如,二硫化鉬(MoS2)0
[0069]每個傳感材料22針對不同的氣態(tài)分析物是最優(yōu)的(optimal)。
[0070]二硫化鉬(MoS2)可以被用于感測三乙胺。
[0071 ]石墨烯可以被用于感測二氧化氮(NO2)、氨(NH3)或二氧化碳(CO2)。
[0072]石墨烯氧化物可以被用于感測濕度。
[0073]在一些但不一定是所有示例中,傳感材料22包括官能團(tuán)(funct1nal group)--
例如輕基(hydroxyl)、環(huán)氧基(epoxy)、羧基(carboxyl groups)--該官能團(tuán)可以在存在水或其它氣態(tài)分析物的情況下提供氫離子(質(zhì)子)。這在存在水蒸氣(濕度)或其它氣態(tài)分析物的情況下減小傳感材料22的電阻。
[0074]傳感材料22可以針對氣態(tài)分析物呈現(xiàn)強(qiáng)陽電性或強(qiáng)陰電性。氣態(tài)分析物則將貢獻(xiàn)電子(傳感材料22為陽電性)或提取電子(傳感材料22為陰電性),導(dǎo)致電子屬性的變化,例如導(dǎo)電性。
[0075]在一些但不一定是所有示例中,傳感材料22對氣態(tài)分析物的敏感度可以通過控制堆疊40中的多個層42而被選擇性地控制。例如,薄的傳感材料22膜可以小于100nm并且對濕度敏感,而厚的傳感材料22膜可以大于2000nm并且對濕度更敏感。
[0076]在一些但不一定是所有示例中,傳感材料22對氣態(tài)分析物和/或形變的敏感度可以通過使用不同的傳感材料22而被選擇性地控制。例如,第一傳感器20可以使用石墨烯氧化物作為傳感材料22并且第二傳感器30可以使用石墨烯氧化物作為傳感材料22,但是第一和/或第二傳感器的敏感度可以通過在第一和第二傳感器中使用不同種類(species)的傳感材料22或相同種類的傳感材料22的不同變體(variant)而被區(qū)別地控制。例如,第一和第二傳感器中的一個傳感器的傳感材料22可以包括第一和第二傳感器中的另一傳感器的傳感材料22所沒有的一個或多個官能團(tuán)。
[0077]圖5A和5B示出了其中傳感器62對第一和第二參數(shù)pi,p2中的一個參數(shù)的敏感度通過將第一和第二參數(shù)中的另一參數(shù)保持為常量而被控制的示例。附加結(jié)構(gòu)60被設(shè)置在傳感器62處以將第一和第二參數(shù)中的一個參數(shù)保持為常量。附加結(jié)構(gòu)60阻斷(block)與該參數(shù)相關(guān)聯(lián)的變化。為了清楚起見,只有一個傳感器62被示出。這可以是第一傳感器20或第二傳感器30。
[0078]在圖5A的示例中,傳感器62對第一參數(shù)(傳感器62的形變)的敏感度被選擇性地控制,而傳感器62對第二參數(shù)(傳感器62處的氣態(tài)分析物的濃度)的敏感度沒有被選擇性地控制。這通過以下方式將傳感器62的形變保持為恒定值而被實(shí)現(xiàn),該方式為物理上附著(attach)非柔性涂層64,該涂層提供將傳感材料22的運(yùn)動限制為固定形變或沒有形變的物理結(jié)構(gòu)。該形變(或者沒有形變)因此為恒定的并且被堅(jiān)硬(stiff)涂層64鎖定。
[0079]在一些但不一定是所有示例中,涂層64可以是可滲透的以允許氣態(tài)分析物(例如水蒸氣)進(jìn)入并到達(dá)傳感材料22。
[0080]在圖5B的示例中,傳感器62對
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