一种基于纳米共轴腔结构和表面等离激元效应的相对湿度传感器件及其制作方法与流程

文档序号:13175695阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种基于纳米共轴腔结构和表面等离激元效应的相对湿度传感元件,其特征在于:采用垂直沉积sol-gel协同自组装法在载玻片平面基底表面涂覆有一层聚苯乙烯微球和SiO2凝胶的复合薄膜,在复合薄膜外采用磁控溅射镀膜机溅射一层金属膜,形成金属纳米共轴腔阵列薄膜;采用旋涂法在金属纳米共轴腔阵列薄膜上旋涂一层SiO2凝胶;在载玻片平面基片的背面粘贴加热电极制成相对湿度传感元件;所述的相对湿度传感元件通过光纤探头测试金属纳米共轴腔阵列薄膜的共轴腔阵列的反射光谱解调出相对湿度。2.如权利要求1所述的基于纳米共轴腔结构和表面等离激元效应的相对湿度传感元件,其特征在于:所述金属膜的材料为金、银或铝。3.如权利要求1所述的基于纳米共轴腔结构和表面等离激元效应的相对湿度传感元件,其特征在于:所述共轴腔的直径小于1微米,缝宽小于250纳米,共轴腔开口的一面填充透明光敏薄膜,腔的另一面紧靠加热装置。4.如权利要求1所述的基于纳米共轴腔结构和表面等离激元效应的相对湿度传感元件,其特征在于:所述反射光谱的测试范围是可见及近红外波段。5.一种基于纳米共轴腔结构和表面等离激元效应的相对湿度传感元件的制备方法,其特征在于:制备步骤如下:a)取平面基底,分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗,氮气吹干;再用等离子清洗机基底处理;b)将处理后的平面基底用定制的容器和夹具固定;c)配置SiO2的前驱物溶液,SiO2的前驱物溶液质量比为——TEOS(98wt%):0.1M/L的HCl:无水乙醇=1:1:1.5,搅拌一小时备用;d)配置聚苯乙烯材料的胶体微球溶液,微球直径偏差/平均直径×100%<0.2%,溶剂为去离子水;e)将c)中配置的前驱物溶液添加到d)中配置的胶体微球溶液中;f)将步骤e)中配置的溶液倒入步骤b)中固定有平面基底的容器内,淹没平面基底,同时保持基底所在平面垂直于液面;g)将步骤f)中的容器置于恒温干燥箱内,在一定的温度、湿度的条件下,采用垂直沉积溶胶凝胶(sol-gel)协同自组装法在平面基底表面涂覆一层聚苯乙烯微球和凝胶的复合薄膜;h)将步骤g)中得到的薄膜采用反应离子刻蚀技术,部分刻蚀PS微球形成环形凹坑,凹坑的尺寸可以通过刻蚀参数控制,然后采用磁控溅射镀膜机溅射一层金属膜,从而形成金属纳米共轴腔阵列;i)采用旋涂法在h)中制备的金属共轴腔阵列薄膜上旋涂一层SiO2凝胶,并在氮气气氛中400度加热,冷却后在平面基片的背面粘贴加热电极即可。6.如权利要求5所述的基于纳米共轴腔结构和表面等离激元效应的相对湿度传感元件,其特征在于:以协同自组装方法形成的单层胶体微球和前驱物凝胶的有序复合结构薄膜作为刻蚀掩模版形成环形凹腔,通过镀膜的方式形成纳米尺度尺寸可控的共轴腔阵列,并采用旋涂的方法填充湿敏材料。
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