[发明专利]一种双模湿度传感器及其制备方法

权利要求书

1.基于二维二硫化钼纳米薄膜-硅纳米线阵列异质结湿度传感器的制备方法，所述湿度传感器，具有如下结构：在硅片衬底(1)上有一层通过刻蚀得到的硅纳米线阵列(2)，在硅纳米线阵列(2)顶部有二维二硫化钼纳米薄膜(3)，在二硫化钼纳米薄膜(3)上设有第一金属电极(4)，在硅片衬底(1)上有第二金属电极(5)；以第一金属电极(4)作为输出极，第二金属电极(5)作为另一输出极；其特征在于：制备方法如下：通过对n型或p型硅片刻蚀得到在硅片衬底(1)上的硅纳米线阵列(2)；将二硫化钼纳米薄膜(3)转移到硅纳米线阵列(2)表面；通过热蒸发或电子束镀膜方法在二硫化钼纳米薄膜表面制备第一金属电极(4)；在硅片衬底(1)上制备第二金属电极(5)；

其中，二维二硫化钼纳米薄膜的转移到硅纳米线阵列上是通过如下步骤完成的：

(1)将聚甲基丙烯酸甲酯溶在苯甲醚中，配成50毫克每毫升的溶液，在50℃～60℃下加热1～9小时，使聚甲基丙烯酸甲酯完全溶解；

(2)将有二硫化钼纳米薄膜的二氧化硅衬底上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯；

(3)将涂有聚甲基丙烯酸甲酯样品放入1摩尔每升的KOH溶液中，1～9小时后，把剥离下来的薄膜转移至去离子水中清洗，转移至所需硅片衬底上，烘干，并用丙酮、去离子水冲洗，晾干即可。

2.根据权利要求1所述的湿度传感器的制备方法，其特征在于：二维二硫化钼纳米薄膜是通过两步热分解法制备得到的，包括如下步骤：依次用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗二氧化硅衬底若干分钟，并烘干；用氩等离子体处理上述衬底10分钟；将0.25克(NH₄)₂MoS₄加入20毫升二甲基甲酰胺配成质量比为1.25％的溶液，并进行磁力搅拌2小时；用旋涂法将其旋涂在衬底上，旋涂速度为500转每分钟旋涂10秒，5000转每分钟旋涂30秒，并烘干以形成(NH₄)₂MoS₄薄膜；(NH₄)₂MoS₄薄膜在500摄氏度、通入氩氢混合气体、压力保持1.1托、退火60分钟，然后在800摄氏度、通入氩气和硫蒸汽混合气体、压力保持525托退火40分钟以形成MoS₂薄膜。

3.根据权利要求1所述的湿度传感器的制备方法，其特征在于：硅纳米线阵列是采用金属辅助化学刻蚀法制备的，包括如下步骤：

把硅片依次用丙酮、乙醇以及去离子水超声清洗若干分钟；将清洗干净的硅片用氩等离子处理十分钟，放入5％的HF中，去除表面形成的氧化层，5秒后取出，用去离子水漂洗并用氮气吹干；将硅片立即放入5毫摩尔每毫升的氢氟酸和0.02毫摩尔每毫升的硝酸银混合溶液中，并轻轻摇动溶液，刻蚀若干分钟，形成硅纳米线阵列，取出用去离子水漂洗；

放入稀释的硝酸溶液中，去除表面的银膜，然后取出用去离子水清洗，用氮气吹干其表面，完成硅纳米线阵列的制备。