氧化鎢納米材料應用-濕度感測器

濕度探測和控制在微電子電路加工、室內智慧控制、制藥、生物樣品培養、作物溫室培育等領域有著廣泛深入的應用，精細準確監測濕氣的作用和影響推動著濕度感測器的研究日趨深入，人們設計開發了各種改善和提高器件性能的方法和技術。濕度感測器一般是根據材料表面的水分子物理化學性吸附改變材料的導電性質變化規律設計加工的。基於各種回應機理，濕度感測器主要分為電容型、電阻型、光電型、和重力型等。

結合聲表面波器件特性，以低維納米材料及其複合物作為聲表面波濕度感測器敏感膜的研究是極具特色的新型探測方法。比較在石英聲表面波器件上塗聚苯乙炔和TiO2等薄膜後對相對濕度的敏感性，塗有TiO2薄膜的器件的回應和隨濕度的線性變化性能最好。以聚乙烯醇薄膜為濕敏材料塗覆在雙共振聲表面波振盪器中，在相對濕度為20%到75%的範圍內測到非線性回應。利用樟腦磺酸摻雜的聚苯胺為濕敏單元，通過128°Y切LiNbO3聲表面波諧振器實現了室溫下 5%-90%相對濕度範圍內的穩定探測，結果重複較好。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙烯醇（PVA）鍍膜的 LiNbO3聲表面波器件的濕度探測性能，發現 PVP 鍍膜的器件在5-95%相對濕度範圍內器件插入損耗變化可達50dB，回應時間為1.5秒，恢復時間2.5秒，該類器件性能最好的濕度感測器。另一方面，以納米結構氧化鎢濕敏材料，通過溶膠-凝膠技術旋塗得到納米結構WO3薄膜，利用互補金屬氧化物半導體（CMOS）工藝將反向偏置放大電路與微加熱器集成在一起，實現在25%-85%濕度範圍的線性探測，在濕度60%處靈敏度約達4.5 mV/%RH。WO3和銀摻雜WO3薄膜電阻型濕度感測器，觀察到700°C退火處理的銀摻雜WO3濕度感測器在20-90%範圍內大20MΩ/%RH，但是回應時間較長為29秒，恢復時間長達290秒。

綜合聲表面波濕度感測器研究和納米氧化鎢濕度感測器研究進展，用雙功能配位體小分子有機酸銨做包覆劑，製備低維氧化鎢納米晶作為敏感膜，結合性能優異的聲表面波器件進行濕氣探測，這是一個比較新穎有趣的視角，以期進一步探討氧化鎢納米晶性質的優化和濕度感測器性能提高兩者間的內在聯繫。

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