氧化钨纳米材料应用-湿度传感器

湿度探测和控制在微电子电路加工、室内智能控制、制药、生物样品培养、作物温室培育等领域有着广泛深入的应用，精细准确监测湿气的作用和影响推动着湿度传感器的研究日趋深入，人们设计开发了各种改善和提高器件性能的方法和技术。湿度传感器一般是根据材料表面的水分子物理化学性吸附改变材料的导电性质变化规律设计加工的。基于各种响应机理，湿度传感器主要分为电容型、电阻型、光电型、和重力型等。

结合声表面波器件特性，以低维纳米材料及其复合物作为声表面波湿度传感器敏感膜的研究是极具特色的新型探测方法。比较在石英声表面波器件上涂聚苯乙炔和TiO2等薄膜后对相对湿度的敏感性，涂有TiO2薄膜的器件的响应和随湿度的线性变化性能最好。以聚乙烯醇薄膜为湿敏材料涂覆在双共振声表面波振荡器中，在相对湿度为20%到75%的范围内测到

非线性响应。利用樟脑磺酸掺杂的聚苯胺为湿敏单元，通过128°Y切LiNbO3声表面波谐振器实现了室温下 5%-90%相对湿度范围内的稳定探测，结果重复较好。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙烯醇（PVA）镀膜的 LiNbO3声表面波器件的湿度探测性能，发现 PVP 镀膜的器件在5-95%相对湿度范围内器件插入损耗变化可达50dB，响应时间为1.5秒，恢复时间2.5秒，该类器件性能最好的湿度传感器。另一方面，以纳米结构氧化钨湿敏材料，通过溶胶-凝胶技术旋涂得到纳米结构WO3薄膜，利用互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺将反向偏置放大电路与微加热器集成在一起，实现在25%-85%湿度范围的线性探测，在湿度60%处灵敏度约达4.5 mV/%RH。WO3和银掺杂WO3薄膜电阻型湿度传感器，观察到700°C退火处理的银掺杂WO3湿度传感器在20-90%范围内大20MΩ/%RH，但是响应时间较长为29秒，恢复时间长达290秒。

综合声表面波湿度传感器研究和纳米氧化钨湿度传感器研究进展，用双功能配位体小分子有机酸铵做包覆剂，制备低维氧化钨纳米晶作为敏感膜，结合性能优异的声表面波器件进行湿气探测，这是一个比较新颖有趣的视角，以期进一步探讨氧化钨纳米晶性质的优化和湿度传感器性能提高两者间的内在联系。

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