湿度传感器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116008355A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211546857.4(22)申请日2022.12.05(71)申请人深圳通感微电子有限公司地址518034广东省深圳市福田区红荔西路与景田路交界西北角鲁班大厦2号塔楼24D1（仅限办公）(72)发明人张浩吴一帆(74)专利代理机构深圳市瑞方达知识产权事务所(普通合伙)44314专利代理师王少虹(51)Int.Cl.G01N27/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称湿度传感器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种湿度传感器及其制备方法，湿度传感器包括绝缘衬底、设置在所述绝缘衬底上的电极层、二维过渡金属硫化层以及二维过渡金属氧化层；所述二维过渡金属氧化层复合在所述二维过渡金属硫化层上，两者形成复合结构；并且，所述二维过渡金属氧化层和二维过渡金属硫化层之间具有能够引起电荷转移的费米能级差异，从而在所述复合结构界面形成空间电荷区与势垒。本发明的湿度传感器结合二维过渡金属氧化层成熟的湿敏特性以及二维过渡金属硫化层比表面积大、敏感性高、性能稳定等优点，形成的湿度传感器具有较高的灵敏度、稳定性和耐腐蚀性，同时也提高了工作温度、湿度范围。CN116008355ACN116008355A权利要求书1/1页1.一种湿度传感器，其特征在于，所述湿度传感器包括绝缘衬底、设置在所述绝缘衬底上的电极层、二维过渡金属硫化层以及二维过渡金属氧化层；所述二维过渡金属氧化层复合在所述二维过渡金属硫化层上，两者形成复合结构；并且，所述二维过渡金属氧化层和二维过渡金属硫化层之间具有能够引起电荷转移的费米能级差异，从而在所述复合结构界面形成空间电荷区与势垒。2.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述二维过渡金属氧化层为MoO3，所述二维过渡金属硫化层为MoS2；或者，所述二维过渡金属氧化层为WO3，所述二维过渡金属硫化层为WS2；或者，所述二维过渡金属氧化层为WO3，所述二维过渡金属硫化层为WSe2。3.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述绝缘衬底的材料包括玻璃、石英、陶瓷和蓝宝石中至少一种。4.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述绝缘衬底为具有绝缘层的半导体衬底；所述绝缘层的厚度为20nm‑2000nm。5.根据权利要求4所述的湿度传感器，其特征在于，所述半导体衬底为半导体晶圆片；所述半导体晶圆片为元素半导体Si、Ge，化合物半导体GaAs、InP中的一种或多种制成。6.根据权利要求4所述的湿度传感器，其特征在于，所述绝缘层的材料包括SiO2、Al2O3、HfO2、AlN中至少一种。7.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述电极层的材料包括Au单质金属、Pt单质金属、Ni单质金属、Ti单质金属、Cr单质金属及以上单质金属的合金中至少一种；或者，所述电极层的材料包括导电硅化物、氮化物和碳化物中至少一种。8.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述电极层的厚度为20nm‑1000nm；所述电极层为叉指电极层，其叉指段的宽度为20um，相邻的所述叉指段之间的间距为10um。9.根据权利要求1‑8任一项所述的湿度传感器，其特征在于，所述湿度传感器的工作温度为0℃～100℃，湿度范围为11%～95%。10.一种权利要求1‑9任一项所述的湿度传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、提供绝缘衬底，所述绝缘衬底的表面上设有二维过渡金属硫化层；S2、将所述二维过渡金属硫化层图形化，去除目标导电沟道之外的二维过渡金属硫化层部分；S3、在所述二维过渡金属硫化层上设置二维过渡金属氧化层，两者形成复合结构；S4、在所述绝缘衬底的表面上设置电极层，所述电极层还覆盖至所述复合结构上。2CN116008355A说明书1/5页湿度传感器及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种湿度传感器及其制备方法。背景技术[0002]湿度传感器是能感知环境中水分子及其浓度的一种装置或器件，它能将与气体中水分子含量有关的信息转换成电、光、声等可以被设备直接读取、量化的信号，从而进行检测、监控、分析、报警等。以过渡金属氧化物半导体MoO3、WO3等为代表的成熟的湿度传感器因其灵敏度高、响应速度快、经济可靠、体积小易携带与现状电子设备兼容等优点而得到迅猛发展，目前已成为世界上产量最大、应用最广的传感器之一。[0003]二维过渡金属硫化物具有载流子迁移率高、机械强度高、化学稳定性和热稳定性好等优点，同时由于其分子级的厚度和巨大的比表面积，其电学性能很容易受周围环境与表面吸附水分子影响，将TMDCs直接应用于湿度传感时，二维TMDCs材料薄膜既是湿度敏感层又