感测元件与感测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种感测元件与感测装置，且特别涉及一种应用压电特性来驱动的感测元件与感测装置。
【背景技术】
[0002]—般来说，生物体的肢体动作是藉肌肉的伸张及收缩来实现，此导致皮肤发生形变，而呼吸时胸部或腹部上下起伏的动作也会使皮肤产生规律性的紧绷及舒缓，因此可利用压电元件来将皮肤的形变转换成相对应的生理脉动信号，进而感测出生物体的肢体动作、心跳或呼吸动作。在现有技术中，通常是通过压电感测器来感测生理脉动，其中现有压电感测器是由压电驱动薄膜、上电极、下电极以及支撑层所组成。下电极位于支撑层上，而压电驱动薄膜配置在下电极层上且位于下电极与上电极之间。现有通过压电薄膜作为感应压力变化的物理与生化特性之感测器，当外界环境施加压力至压电感测器，而使得压电驱动薄膜因受压力而产生压电效应时，即可以检测出压力变化。然而。现有的压电感测器的缺点在于感测灵敏度不佳，因此如何提高感测器的感测灵敏度，已成为重要的课题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种感测元件，具有较高的感测灵敏度。
[0004]为达上述目的，本实用新型提供一种感测元件，其包括:
[0005]—基底；
[0006]—第一图案化电极层，配置在所述基底上；
[0007]—第二图案化电极层，配置在所述基底上；以及
[0008]多个纳米柱，配置在所述第一图案化电极层与所述第二图案化电极层之间，其中所述些纳米柱具有压电特性且直接接触所述第一图案化电极层与所述第二图案化电极层。
[0009]上述的感测元件，其中所述第一图案化电极层为一单层碳原子的石墨烯层，且所述碳原子的厚度介在0.1纳米至0.5纳米之间。
[0010]上述的感测元件，其中所述第二图案化电极层为一单层碳原子的石墨烯层，且所述碳原子的厚度介在0.1纳米至0.5纳米之间。
[0011 ] 上述的感测元件，其中所述纳米柱的材料为氧化锌。
[0012]上述的感测元件，其中各所述纳米柱的直径介在30纳米至50纳米之间。
[0013]上述的感测元件，其中各所述纳米柱的高度介在150纳米至200纳米之间。
[0014]上述的感测元件，其中所述基底为一高分子材料层、一人工皮肤或一软性基板。
[0015]为达上述目的，本实用新型还提供一种感测装置，其包括:
[0016]—感测元件，包括:
[0017]—基底；
[0018]—第一图案化电极层，配置在所述基底上；
[0019]—第二图案化电极层，配置在所述基底上；以及
[0020]多个纳米柱，配置在所述第一图案化电极层与所述第二图案化电极层之间，其中所述纳米柱具有压电特性且直接接触所述第一图案化电极层与所述第二图案化电极层；
[0021]—压电信号检测电路，电性连接所述感测元件的所述第一图案化电极层与所述第二图案化电极层，以撷取一感测信号；以及
[0022]一传感测器，电性连接所述压电信号检测电路，以将所述感测信号传递至一外部主机。
[0023]上述的感测装置，其中更包括:
[0024]—放大电路，电性连接于所述压电信号检测电路与所述传感测器之间。
[0025]上述的感测装置，其中更包括
[0026]—滤波电路，电性连接所述放大电路。
[0027]上述的感测装置，其中所述第一图案化电极层为一单层碳原子的石墨烯层，且所述碳原子的厚度介在0.1纳米至0.5纳米之间。
[0028]上述的感测装置，其中所述第二图案化电极层为一单层碳原子的石墨烯层，且所述碳原子的厚度介在0.1纳米至0.5纳米之间。
[0029]上述的感测装置，其中所述纳米柱的材料为氧化锌。
[0030]上述的感测装置，其中各所述纳米柱的直径介在30纳米至50纳米之间。
[0031]上述的感测装置，其中各所述纳米柱的高度介在150纳米至200纳米之间。
[0032]上述的感测装置，其中所述基底为一高分子材料层、一人工皮肤或一软性基板。
[0033]基于上述，由于本实用新型的感测元件的纳米柱具有压电特性，因此当外界环境施加压力至感测元件，而使得纳米柱因受压力而产生应力弯曲时，可产生压电效应，进而可以检测出压力变化。其中，纳米柱因受压力而产生弯曲时，相较于现有压电驱动薄膜可具有较大的接触面积，以产生压电电位，藉此降低回路的驱动阀值电压且可提高感测灵敏度。此夕卜，由于本实用新型的感测装置具有较高灵敏度的感测元件，因此可有效提高感测效率与感测可靠度。
[0034]以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
【附图说明】
[0035]图1绘示为本实用新型的一实施例的一种感测元件的局部示意图；
[0036]图2绘示为本实用新型的一实施例的一种感测装置的示意图。
[0037]其中，附图标记
[0038]100:感测元件
[0039]110:基底
[0040]120:第一图案化电极层
[0041]130:第二图案化电极层
[0042]140:纳米柱
[0043]200:感测装置
[0044]210:压电信号检测电路
[0045]230:传感器
[0046]240:放大电路
[0047]250:滤波电路
[0048]260:外部主机
[0049]D:直径
[0050]L:高度
[0051]T:感测信号
【具体实施方式】
[0052]下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0053]图1绘示为本实用新型的一实施例的一种感测元件的局部示意图。请参考图1，在本实施例中，感测元件100包括一基底110、一第一图案化电极层120、一第二图案化电极层130以及多个纳米柱140。第一图案化电极层120配置在基底110上。第二图案化电极层130配置在基底110上。纳米柱140配置在第一图案化电极层120与第二图案化电极层130之间，其中纳米柱140具有压电特性且直接接触第一图案化电极层120与第二图案化电极层130。
[0054]详细来说，本实施例的基底110例如是一高分子材料层、一人工皮肤或一软性基板，其中软性基板的材料包括聚酰亚胺(polyimide，PI)或聚间苯二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate, PEN)，但并不以此为限。在工艺上，基底110可通过Slitcoater、Screen print或Spin coating等相关涂布机来制作。特别是，本实施例的第一图案化电极层120具体化为一单层碳原子的石墨烯层，且碳原子的厚度介在0.1纳米至0.5纳米之间。而，第二图案化电极层130具体化为一单层碳原子的石墨烯层，且碳原子的厚度介在0.1纳米至0.5纳米之间。于工艺上，首先将铜片(未绘示)放置高温炉管内加热至1000度且通入流量400sccm的氢气(约1.5KPa)，维持30分钟后，通入流量20sccm的甲烷气体6至8分钟，直到电极层(未绘示)成长完成后，再将气体关闭。接着摆放中空可让电极层的铜片固定不造成晃动的制具，放置于铜蚀刻液中将铜片蚀刻完毕后，而完成第一图案化电极层120与第二图案化电极层130的制作。此时，第一图案化电极层120与第二图案化电极层130分别为单原子层厚度，而其面积则视需求大小而定。
[0055]再者，本实施例的纳米柱140的材料具体化为氧化锌，其中每一纳米柱140的直径D例