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　　、医疗确诊和室内空气质量评价，因而，商场对高牢靠性、高灵敏度的湿度传感器的需求越来越高。更重要的是，监测人类呼吸和空气质量关于临床确诊及呼吸道病原体在大气中的分散评价至关重要。

　　湿度传感器需求考量的关键因素包含鲁棒性、丈量精度、挑选性、检测下限（LOD）以及快速呼应/恢复时刻等。此外，在实践使用中还需求考虑传感器的紧凑性以及与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺的兼容性。

　　压电是满意上述要求的杰出候选技能，而声表面波谐振器（SAWR）凭仗其简略的制作工艺、直观的传感机制、高灵敏度以及丈量安稳性而招引了极高的重视。氮化铝（AlN）压电薄膜能够溅射堆积，保证CMOS工艺兼容性。此外，AlN的高声速、低损耗和化学安稳性，有助于MHz - GHz规模谐振频率（f0）的开发，以及器材在湿润条件下的安稳运转。此外，因为f0取决于电极的间隔，因而能够在单个晶圆或芯片中完成多频声表面波谐振器。

　　与石英晶体微天平（QCM）等微观谐振器比较，依据SAWR的湿度传感器显示出杰出的灵敏度，因为其作业频率更高、尺度更小。不过，依据SWAR的湿度传感器或许更简单遭到高相对湿度（RH）的影响，因为粘性介质在快速振荡运动下会引起很大阻尼，然后影响传感器的安稳运转。

　　高相对湿度所引起的机械阻尼效应会激烈影响存储在谐振器中的声能，下降器材的品质因数（Q）。因而，需求依据相对湿度细心考量作业频率。

　　据麦姆斯咨询报导，韩国大邱庆北科学技能院（DGIST）的研讨人员提出了一种多频AlN-SAWR的单片集成工艺，包含三对叉指换能器（IDT）、反射器和共用延迟线（CDL）上的单个金属化电极。将CDL放置在三对IDT之间的中心，有助于构成驻波和质量灵敏度，构成了SAWR传感器的有源/感测区域。这种单片多频SAWR体系能够对作业频率和传感器功能之间的联络进行具体研讨。该研讨成果已发表于Scientific Reports期刊。

　　为了完成传感器的牢靠运转，有必要细心考量灵敏资料的量。从前报导了依据SAWR的湿度传感器完成水分子吸附层的传统涂层办法，例如旋涂、滴涂和浸涂等。虽然这些传统办法有助于快速简洁地构成灵敏层，可是无法精确地操控灵敏资料的量和堆积面积。

　　此外，因为咖啡环效应，灵敏资料会发生不期望的聚会现象，导致水分子的吸附不均匀，终究影响器材的功能。研讨人员提出的电喷雾堆积（ESD）办法，战胜了传统涂层办法的局限性。

　　从前的研讨采用了各种灵敏资料，例如聚合物（PVA、PEI）、碳纳米管以及金属氧化物（TiO2）等。可是，这些资料一般表现出较差的机械耐久性，例如溶胀、磨损和脱落等。此外，在高相对湿度值（>

　　85% RH）下吸附的水分子的粘度一般会引起明显的阻尼效应，导致灵敏输出不牢靠且没有谐振峰值。这些问题终究约束了传感器的相对湿度感测规模和作业寿数。为了战胜这些应战，研讨人员要点聚焦了具有杰出机械功能的氧化石墨烯（GO）。

　　氧化石墨烯具有共同的结构优势，在疏水性六元碳环上包含了丰厚的亲水性官能团。因而，虽然氧化石墨烯的亲水性官能团能够在高相对湿度条件下捕获许多水分子，但疏水性六元碳环为其结构供给了刚性支撑，按捺了水分子的累积，使谐振器表现出最小的粘性效应。

　　虽然氧化石墨烯是一种很有出路的湿度灵敏资料，但之前报导的涂层或集成办法或许会下降氧化石墨烯的质量和传感器功能。为了坚持氧化石墨烯的质量并精确操控氧化石墨烯层的量和堆积面积，研讨人员提出了一种电喷雾堆积办法，能够经过高电压发生纳米或微米级尺度的液滴。

　　此外，带电氧化石墨烯液滴之间的强静电排挤还按捺了聚会和咖啡环效应。在电喷雾堆积期间使CDL接地能够完成氧化石墨烯的区域操控和精确堆积。这种办法能够支撑各种传感参数（例如丈量灵敏度、Q值及噪声等）的深入剖析。为了演示这种传感器潜在的卫生使用，研讨人员将其使用于非触摸式挨近检测和口罩查看。

　　（a）由IDT、反射器和CDL组成的SAWR装备，（b）具有氧化石墨烯层的SAWR的制作工艺，（c）AlN层的XRD剖析。

　　（a）电喷雾堆积设备，包含打针泵、和热板，（b）CDL上氧化石墨烯薄膜的光学显微图画，（c）250 MHz SAWR的谐振峰随氧化石墨烯喷涂时刻的改变，（d）氧化石墨烯薄膜的扫描电子显微镜（SEM）图，（e）涂层氧化石墨烯薄膜的拉曼和（f）XRD剖析，（g）用于测验SAWR湿度传感器的试验设备，包含VNA、LabVIEW衔接的PC和饱满盐溶液室。

　　试验测验了传感器在手指（别离包含的手指、涂有保湿霜的手指和戴丁腈手套的手指）和传感器之间不同间隔、不同运动速度下的频率呼应。

　　总结来说，这项研讨介绍了多频AlN SAWR的单芯片集成，由三对不同f0的IDT和一个CDL作为公共传感区组成。此外，在传感层的构成办法中引入了电喷雾堆积，逾越了传统的旋涂、滴涂和浸涂办法。堆积的氧化石墨烯复合物在电喷雾堆积后，在CDL上表现出均匀的结构以及灵敏区构成的挑选性。

　　经过本文所提出的集成工艺，研讨人员剖析了氧化石墨烯量对传感器功能的影响。虽然具有更高f0和更很多氧化石墨烯的传感器显示出超卓的灵敏度，但它们在高湿度条件下也会引起Q值的严峻下降。为了处理这一约束，研讨人员依据露出的相对湿度水平细心挑选了作业频率。

　　所开发的湿度传感器能够在各种相对湿度水平下坚持高Q值，并将热噪声效应降至最低。此外，该传感器能够精确丈量手指上的湿度场和呼吸发生的唾液滴，为人类健康监测和卫生使用供给了一种极具远景的传感器体系。

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