[实用新型]一种柔性可拉伸光敏传感器及可穿戴设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种柔性可拉伸的光敏传感器及应用其的可穿戴设备。

背景技术

随着社会的不断进步，人们生活水平的不断提高，生活节奏不断地加快，人们对生活质量的要求也越来越高，智能可穿戴设备的出现给人们生活带来了新的便利，可穿戴设备可以实现与生物体的信息交互，从而实现对生理指标的监测，也可以实时监测周围环境相关指标和数据。

可穿戴设备要实现以上功能，需要具有各种不同功能的传感器来获取数据，传感器不可避免的需要与生物组织(如人体)直接接触，因此面向可穿戴式应用的传感器需要同时兼顾到信息交互能力以及生物安全性，这就对传感器的柔性化提出了新的要求。

目前可穿戴式传感器是基于金属、金属合金及半导体材料制成，受限于材料本身弹性模量的限制，在使用过程中存在柔性差、可拉伸幅度小，在大尺度应变条件下，金属与半导体性能不稳定导致灵敏度下降；另外，传感器中的电极多为刚性电极，限制了传感器使用时的可变形程度。使用该传感器的可穿戴设备，因传感器柔韧性差，导致不能很好地与生物体结合，进而影响采集信息的准确性。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种柔性可拉伸的光敏传感器，以解决现有技术中存在的传感器柔性差、可拉伸幅度小的技术问题。

本实用新型的另一个目的在于提供一种可穿戴设备，以解决现有技术中存在的可穿戴设备中的传感器柔韧性差，导致不能很好地与生物体结合，进而影响采集信息准确性的技术问题。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种柔性可拉伸光敏传感器，包括：

柔性基底，其上覆盖有半导体光敏层；

金属导电层，其位于所述半导体光敏层之上，所述金属导电层的表面具有微裂纹结构；

金属缓冲层，其位于所述半导体光敏层与所述金属导电层之间，所述金属缓冲层为熔点低于200摄氏度的金属薄膜，所述金属缓冲层的功函数与所述金属导电层和所述半导体光敏层匹配以形成欧姆接触；

柔性封装层，其覆盖所述金属导电层及所述半导体光敏层上未与所述金属缓冲层接触的区域。

其中，所述金属导电层包括两个间隔设置的电极，所述电极包括与所述金属缓冲层接触的密封部分和凸出于所述金属缓冲层向远离所述半导体光敏层的方向延伸的连接部分，所述金属缓冲层与所述密封部分重合。

其中，所述电极为矩形，两个所述电极分别靠近所述半导体光敏层的相对的两端设置。

其中，所述电极为梳状，两个所述电极的梳齿相互交叉、互不接触。

其中，所述柔性基底和所述柔性封装层均由高分子聚合物制成。

其中，所述柔性基底和所述柔性封装层的拉伸率大于200％。

其中，所述半导体光敏层为硫化镉或氧化锌制成。

其中，所述金属缓冲层的厚度为50～500nm。

其中，所述金属导电层的材料可以为金、铂、银中的任意一种，所述金属导电层的厚度为20～1000nm。

一种可穿戴设备，包括穿戴本体以及设置于所述穿戴本体上的如上任一项所述的柔性可拉伸光敏传感器。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的柔性可拉伸光敏传感器，包括柔性基底、金属导电层、金属缓冲层和柔性封装层，在柔性基底上覆盖半导体光敏层，金属缓冲层位于半导体光敏层与金属导电层之间，金属导电层的表面具有微裂纹结构，微裂纹结构的设置，使得金属导电层在大尺度拉伸的情况下仍能保持较好的性能，消除了传统刚性电极对传感器的损伤；金属缓冲层为熔点低于200摄氏度的金属薄膜，金属缓冲层的功函数与金属导电层和半导体光敏层匹配以形成欧姆接触，采用功函数匹配的低熔点金属薄膜作为金属缓冲层，在金属导电层和半导体光敏层之间起到了界面优化的作用，使金属和半导体之间形成欧姆接触，也就是低电阻接触，可以大大提高传感器的电学性能，低熔点金属作为金属缓冲层实现了可在低温条件下金属与半导体材料的复合；柔性封装层覆盖金属导电层及半导体光敏层上未与金属缓冲层接触的区域，实现光敏传感性能，柔韧性好，且能够在大尺度应变下正常使用。

本实用新型提出的可穿戴设备，采用上述柔性可拉伸光敏传感器，在大尺度拉伸的情况下仍能保持较好的性能，柔韧性好，能够很好地与生物体结合。

附图说明

图1是本实用新型提供的柔性可拉伸光敏传感器的结构示意图；

图2是图1的A-A方向的局部剖视图；

图3是本实用新型提供的另一种柔性可拉伸光敏传感器的结构示意图；