[发明专利]环境传感器和用于确定相对蒸汽压力的方法

说明书

技术领域

本公开涉及环境传感器、相关联的方法和装置的领域，并且特别地涉 及一种装置，其在确定所述装置所位于的环境中的流体的相对蒸汽压力时 被使用。某些公开的示例方面/实施例涉及便携式电子设备，特别是在使用 中可以手持的所谓的手持便携式电子设备(尽管它们在使用中可以放置在 支架中)。这样的手持便携式电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA) 和平板PC。

根据一个或多个公开的示例方面/实施例的便携式电子设备/装置可以 提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如，远程通信，视频通信和/ 或文本传输，短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件功 能)、交互式/非交互式观看功能(例如，网页浏览，导航，TV/节目观看 功能)、音乐记录/播放功能(例如，MP3或其他格式和/或(FM/AM)无 线电广播记录/播放)、数据下载/发送功能、图像捕获功能(例如，使用(例 如内置的)数码相机)、以及游戏功能。

背景技术

氧化石墨烯近来已经被认为是用于温度和湿度传感器中的新型材料。 当与现有的传感器相比时，把氧化石墨烯用作传感材料使得能够以低成本 生产具有改进的灵敏度的透明柔性传感器。然而，这样的传感器已经被发 现受到以下缺陷的影响：

(i)结构劣化—已知的是，在暴露于水(液体和蒸汽)期间， 会发生氧化石墨烯的不可逆的改性，并且当有电流流过氧化石墨 烯层时，该不可逆的改性被认为会得到加速。

(ii)低电导率—氧化石墨烯是绝缘体，并且(为透明度和速度 所需的)厚度<50nm的氧化石墨烯层具有>GΩ/sq的薄层电阻。 对于典型的叉指式电极设计，尤其是使用印刷电极的那些叉指式 电极设计，这会将传感器的占用面积限制为几十平方毫米。在某 些情况下，可能合乎需要的是，缩小该传感器布局尺寸。

(iii)AC操作—已经观察到，氧化石墨烯传感器在DC偏置下 的操作会导致跨过氧化石墨烯传感层的开路电压的增大、以及DC 电导测量中的不稳定性。这已经导致使用AC或脉冲式激励来测 量氧化石墨烯传感器。在某些情况下，DC操作可能是合乎需要 的。

(iv)灵敏度—尽管氧化石墨烯对相对湿度高度敏感，但是在灵 敏度和厚度(其影响透明度和速度)之间存在折衷。

本公开的一个或多个方面/实施例可以或者可以不解决这些问题中的 一个或多个。

本说明书中的在先公开的文件或任何背景技术的列举或讨论不一定要 被视为承认该文件或背景技术是当前发展水平的一部分或者是公知常识。

发明内容

根据第一方面，提供了一种装置，其在确定所述装置所位于的环境中 的流体的相对蒸汽压力时被使用，所述装置包括：

第一层，其配置成使电荷载流子能够从源电极流动到漏电极；

第二层，其配置成使用在所述第一和第二层之间形成的电场，控制第 一层的电导；以及

第三层，其布置在第一和第二层之间以阻止电荷载流子在它们之间流 动，从而使所述电场能够形成，

其中第二层配置成在与所述流体相互作用时展现电荷分布，该电荷分 布产生第一和第二层之间的所述电场，以及其中第二层配置成使得所述电 荷分布和电场强度取决于所述环境中的流体的相对蒸汽压力，从而允许从 第一层的电导的测量值得出相对蒸汽压力。

贯穿本说明书所使用的术语“相对蒸汽压力”可以被用来表示在给定 温度下，流体的部分蒸汽压力与其饱和蒸汽压力之间的比率。流体可以包 括液体和气体中的一个或多个。流体可以包括水。流体的相对蒸汽压力可 以提供环境的相对湿度的指示。

第一层可以包括石墨烯。第二层可以包括氧化石墨烯。第三层可以包 括下述中的一个或多个：氮化硼，氧化铝，二氧化铪，二氧化硅，和聚对 二甲苯。第一、第二和第三层中的一个或多个可以具有一个原子层的厚度。

第二层可以包括第一材料，其具有配置成在与所述流体相互作用时释 放带电粒子以产生所述电荷分布的一个或多个官能团。第二层可以包括第 二材料，其也具有配置成在与所述流体相互作用时释放带电粒子以产生所 述电荷分布的一个或多个官能团。第一材料可以配置成形成与第二材料的 接合区(junction)。第一材料可以具有比第二材料更高的电荷释放官能团 浓度，使得在第二层暴露于所述流体时，在所述接合区处产生带电粒子的 浓度梯度。