[发明专利]传感器和感测方法

说明书

技术领域

各种实施例涉及传感器和感测方法。

背景技术

传感器可用来检测诸如气体之类的某些物质的存在。气体传感器可对空气湿度敏感，其可能对传感器性能具有不利影响。增加传感器温度可减小气体传感器对空气湿度的灵敏度。因此，可期望提供气体传感器的加热。

发明内容

提供了一种传感器，其可包括：传感器层，包含传感器材料，其中，传感器材料的电阻在被吸附物吸附在传感器材料处时改变；电路，其被电耦合到传感器层并被配置成向传感器层施加电流，其将传感器层加热。

附图说明

在附图中，贯穿不同的视图，相似的参考标记一般指的是相同的部分。附图不必要按比例，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在下面的描述中，参照下面的附图来描述本发明的各实施例，在附图中：

图1示出说明作为传感器温度的函数的气体传感器对空气湿度的响应的图；

图2示出了说明气体传感器的再生周期对传感器温度的相关性的图；

图3示出了具有外部加热器的常规气体传感器；

图4示出了根据各种实施例的传感器；

图5示出了根据各种实施例的具有包括半导体层和绝缘层的基板的传感器；

图6示出了根据各种实施例的具有基板和悬在基板中的腔上的传感器层的传感器；

图7示出了根据各种实施例的具有基板和被附着于悬在基板中的腔上的载体隔膜的传感器层的传感器；

图8示出了根据各种实施例的具有传感器层和被耦合到传感器层的电极的传感器；

图9示出了具有单独加热层的传感器；

图10示出了说明根据各种实施例的用于感测的方法的流程图。

具体实施方式

下面的详细描述参照附图，所述附图借助图示示出其中本发明可以被实施的实施例和具体细节。这些实施例被足够详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明。可以利用其它实施例并且在不脱离本发明的范围的情况下可以作出结构，逻辑，和电气变化。各种实施例不必要是互相排斥的，因为一些实施例可以与一个或多个其它实施例相结合以形成新的实施例。各种实施例结合方法被描述，并且各种实施例结合装置被描述。然而，可以理解结合方法描述的实施例可以类似地适用于装置，并且反之亦然。

本文使用词“示例性的”来意指“用作实例，例子，或者示例”等。本文描述为“示例性的”的任何实施例或者设计不一定被解释为比其它实施例或者设计优选或者有利。

可将术语“至少一个”和“一个或多个”理解成包括大于或等于一的任何整数，即一、二、三、四等。

可将术语“多个”理解成包括大于或等于二的任何整数，即二、三、四、五等。

本文被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征（例如层）的词“上面”，可以被用来表示该特征（例如该层）可以“直接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，例如与所暗示的侧面或者表面直接接触。本文被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征（例如层）的词“上面”，可以被用来表示该特征（例如该层）可以“间接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，其中一个或者多个附加层被设置在所暗示的侧面或表面和被形成的层之间。

术语“耦合”或“连接”可包括间接“耦合”或“连接”和直接“耦合”或“连接”两者。

以下描述将主要集中于使用石墨烯作为传感器材料的传感器。然而，可理解的是下面在本文中所采取的考虑可同样地应用于其他传感器或传感器材料，并且例如可一般地应用于其电阻（或电阻率）在被吸附物（例如气体分子）被吸附在传感器材料的表面处时可改变的传感器材料，例如二维材料，诸如石墨烯、硫化钼、硫化钨等，或者金属氧化物，诸如二氧化锡、氧化锌、二氧化钛等。

石墨烯是可例如被用于制造气体传感器的新型材料。基于石墨烯的气体传感器的测量原理基于石墨烯层的电阻在气体分子吸附时的变化。在室温下，这些气体传感器还可对空气湿度敏感，其可能相应地影响测量结果。通过将传感器温度增加至约100℃或以上，可大大地降低对空气湿度的灵敏度，如从图1可看到的。

图1示出了说明作为传感器温度的函数的基于石墨烯的气体传感器对空气湿度的响应的图100。

不同的曲线针对40℃（曲线101）、60℃（曲线102）、80℃（曲线103）、100℃（曲线104）、110℃（曲线105）、120℃（曲线106）、130℃（曲线107）以及140℃（曲线108）的温度示出了绘图为传感器层的电阻随暴露时间的变化的传感器响应。