一种低成本高灵敏度湿度探测器制造技术

本发明专利技术涉及湿度探测领域，具体提供了一种低成本高灵敏度湿度探测器，隔离层置于自旋极化层上，非磁材料层置于隔离层上，吸湿膨胀颗粒的个数为多个，吸湿膨胀颗粒置于非磁材料层上的中部，第一电极和第二电极分别置于非磁材料层上吸湿膨胀颗粒的两侧。应用时，在自旋极化层中施加电流、热梯度、或者微波，在自旋极化层和非磁材料层内形成逆自旋霍尔效应，从而在非磁材料层内形成电荷流。吸湿膨胀颗粒吸收环境中的水分，从而改变了非磁材料层内的电荷流变化。通过测量电荷流的变化实现湿度探测。由于自旋流具有无耗散的特点，所以本发明专利技术具有湿度探测功耗低的优点。度探测功耗低的优点。度探测功耗低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高灵敏度湿度探测器


[0001]本专利技术涉及湿度探测领域，具体涉及一种低成本高灵敏度湿度探测器。

技术介绍

[0002]湿度探测器是测量环境湿度的传感器具，主要应用在室内外环境检测、气象预报等场合。
[0003]常见的湿度探测器有电阻式、电容式、压阻式等。待测环境的湿度影响器件的电阻或电容，通过测量电阻或电容的变化实现湿度探测。例如，电容式湿度传感器的结构是一块平板电容，上下电极构成上下两块平板，中间的感湿薄膜通过吸收水分子改变介电常数来引起平板电容的电容值变化。在传统湿度探测器中，湿度对电阻或电容的改变不明显，探测的灵敏度低。基于光学原理的湿度探测器具有较高的灵敏度，例如，专利技术专利201711008666.1公开了一种基于FBG技术的可拆卸式湿度计，包括支架、外罩、光纤引线、光纤跳线、FBG（光纤布拉格光栅）、光纤套管、供水盒、吸水性材料，通过复用技术将多个FBG串在同一根光纤上，形成监测网络，利用光纤中反射光波长变化量和光纤轴向应变或环境温度之间的线性关系实现传感。虽然基于光学原理的湿度探测器的灵敏度高，但是由于需要光源与光探测器，基于光学原理的湿度探测器的成本高。
[0004]因此，探索基于新原理的湿度探测器以实现低成本和高灵敏度，是高技术的需要。

技术实现思路

[0005]为解决以上问题，本专利技术提供了一种低成本高灵敏度湿度探测器，包括自旋极化层、隔离层、非磁材料层、吸湿膨胀颗粒、第一电极、第二电极，隔离层置于自旋极化层上，非磁材料层置于隔离层上，吸湿膨胀颗粒的个数为多个，吸湿膨胀颗粒置于非磁材料层上的中部，第一电极和第二电极分别置于非磁材料层上吸湿膨胀颗粒的两侧。
[0006]更进一步地，吸湿膨胀颗粒部分地置于非磁材料层内。
[0007]更进一步地，吸湿膨胀颗粒为长方体。
[0008]更进一步地，长方体的一边沿非磁材料层的法线方向。
[0009]更进一步地，长方体的长边垂直于非磁材料层的法线方向。
[0010]更进一步地，自旋极化层为拓扑绝缘体、狄拉克半金属、外尔半金属。
[0011]更进一步地，隔离层为石墨烯、氧化铝、氧化镁。
[0012]更进一步地，非磁材料层为铂。
[0013]更进一步地，吸湿膨胀颗粒的材料为聚酰亚胺。
[0014]更进一步地，第一电极和第二电极的材料为金、银、铜、铂。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种低成本高灵敏度湿度探测器，包括自旋极化层、隔离层、非磁材料层、吸湿膨胀颗粒、第一电极、第二电极，隔离层置于自旋极化层上，非磁材料层置于隔离层上，吸湿膨胀颗粒的个数为多个，吸湿膨胀颗粒置于非磁材料层上的中部，第一电极和第二电极分别置于非磁材料层上吸湿膨胀颗粒的两侧。应用时，在自旋
极化层中施加电流、热梯度、或者微波，在自旋极化层和非磁材料层内形成逆自旋霍尔效应，具体地，在自旋极化层中形成自旋流，该自旋流注入到非磁材料层，非磁材料层内发生自旋轨道耦合作用，从而在非磁材料层内形成电荷流。吸湿膨胀颗粒吸收环境中的水分，从而改变了非磁材料层的体积和内部应力，从而改变了非磁材料层内的电荷流变化。通过测量电荷流的变化实现湿度探测。由于自旋流具有无耗散的特点，所以本专利技术具有湿度探测功耗低的优点。本专利技术不应用光源和光探测器，成本低。并且，非磁材料层内的自旋轨道耦合严重地依赖于其内部的应力，因此，本专利技术还具有湿度探测灵敏度高的优点。
[0016]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0017]图1是一种低成本高灵敏度湿度探测器的示意图。
[0018]图2是又一种低成本高灵敏度湿度探测器的示意图。
[0019]图中：1、自旋极化层；2、隔离层；3、非磁材料层；4、吸湿膨胀颗粒；5、第一电极；6、第二电极。
具体实施方式
[0020]使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0021]实施例1本专利技术提供了一种低成本高灵敏度湿度探测器，如图1所示，包括自旋极化层1、隔离层2、非磁材料层3、吸湿膨胀颗粒4、第一电极5、第二电极6。自旋极化层为1拓扑绝缘体、狄拉克半金属、外尔半金属。隔离层2置于自旋极化层1上。应用时，自旋极化层1还可以置于衬底上，衬底为非磁材料，例如二氧化硅。隔离层2为石墨烯、氧化铝、氧化镁。隔离层2的厚度小于40纳米，以便于自旋极化层1中的自旋流能够注入到非磁材料层内。非磁材料层3置于隔离层2上。非磁材料层3为铂或钯。非磁材料层3的厚度小于2微米，更优地，非磁材料层3的厚度小于1微米，以便于非磁材料层3的应力改变时，非磁材料层3内的电流发生显著的变化。吸湿膨胀颗粒4的材料为聚酰亚胺。吸湿膨胀颗粒4的个数为多个，吸湿膨胀颗粒4置于非磁材料层3上的中部。第一电极5和第二电极6分别置于非磁材料层3上吸湿膨胀颗粒4的两侧。第一电极5和第二电极6均不与吸湿膨胀颗粒4接触。第一电极5和第二电极6的材料为金、银、铜、铂。第一电极5和第二电极6连接外电路用以测量非磁材料层3中的电荷流。
[0022]应用时，在自旋极化层1中施加电流、热梯度、或者微波，在自旋极化层1和非磁材料层3内形成逆自旋霍尔效应，具体地，在自旋极化层1中形成自旋流，该自旋流注入到非磁材料层3，非磁材料层3内发生自旋轨道耦合作用，从而在非磁材料层3内形成电荷流。吸湿膨胀颗粒4吸收环境中的水分，从而改变了非磁材料层3的体积和内部应力，从而改变了非磁材料层3内的电荷流变化。通过测量电荷流的变化实现湿度探测。由于自旋流具有无耗散的特点，所以本专利技术具有湿度探测功耗低的优点。本专利技术不应用光源和光探测器，成本低。并且，非磁材料层内的自旋轨道耦合严重地依赖于其内部的应力，因此，本专利技术还具有湿度探测灵敏度高的优点。
[0023]实施例2在实施例1的基础上，吸湿膨胀颗粒4的尺寸不同。当吸湿膨胀颗粒4吸湿膨胀时，吸湿膨胀颗粒4的体积改变不同，在非磁材料层3上的不同部位处形成不同的应力分布，从而更复杂地改变了非磁材料层3的应力分布、更多地改变了非磁材料层3内的电荷流，从而实现更高灵敏度的湿度探测。
[0024]实施例3在实施例2的基础上，如图2所示，吸湿膨胀颗粒4部分地置于非磁材料层3内。也就是说，吸湿膨胀颗粒4部分地置于非磁材料层3内，吸湿膨胀颗粒4部分地暴露在待测环境中。这样一来，吸湿膨胀颗粒4与非磁材料层3具有更多的接触面积和作用面积，当吸湿膨胀颗粒4吸收环境中的水分产生膨胀时，非磁材料层3受到更多力的作用，从而更多地改变非磁材料层3的体积和非磁材料层3的内部应力，从而更多地改变非磁材料层3内的电荷流，从而实现更高灵敏度的湿度探测。
[0025]更进一步地，吸湿膨胀颗粒4为长方体。也就是说，吸湿膨胀颗粒4不为球形或类球形。这样一来，吸湿膨胀颗粒4与非磁材料层3具有更多的接触面积，吸湿膨胀颗粒4与非磁材料层3能够产生更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本高灵敏度湿度探测器，其特征在于，包括自旋极化层、隔离层、非磁材料层、吸湿膨胀颗粒、第一电极、第二电极，所述隔离层置于所述自旋极化层上，所述非磁材料层置于所述隔离层上，所述吸湿膨胀颗粒的个数为多个，所述吸湿膨胀颗粒置于所述非磁材料层上的中部，所述第一电极和所述第二电极分别置于所述非磁材料层上所述吸湿膨胀颗粒的两侧。2.如权利要求1所述的低成本高灵敏度湿度探测器，其特征在于：所述吸湿膨胀颗粒部分地置于所述非磁材料层内。3.如权利要求2所述的低成本高灵敏度湿度探测器，其特征在于：所述吸湿膨胀颗粒为长方体。4.如权利要求3所述的低成本高灵敏度湿度探测器，其特征在于：所述长方体的一边沿所述非磁材料层的法线方向。5.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉鹏勃，刘翡琼，
申请(专利权)人：西安柯莱特信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：