[发明专利]湿度传感单元、湿度传感器及其应用

权利要求书

1.一种湿度传感单元，其特征在于，其包括纳米光栅以及层叠于所述纳米光栅表面的吸湿材料层；

所述纳米光栅为具有表面等离子激元效应的金属纳米光栅；

所述湿度传感单元的湿度检测通过如下式(1)所示的公式计算；

其中，λ₀是波导模的谐振波长；n_eff是吸湿材料层的折射率；a是纳米光栅的周期；φ_ref是纳米光栅、吸湿材料层以及空气的反射相位之和；h是吸湿材料层的厚度；m和n分别代表纳米光栅的光栅级次和FP谐振的级次；

所述纳米光栅为周期性纳米阵列，选自一维纳米槽阵列和二维纳米孔洞阵列中的至少一种；所述纳米光栅的周期为300nm～2000nm，所述纳米光栅的凹槽深度或孔洞深度为50nm～1000nm；所述纳米光栅的凹槽宽度或孔洞直径为150nm～450nm；

所述纳米光栅表面吸湿材料层的厚度为300nm～1000nm。

2.根据权利要求1所述的湿度传感单元，其特征在于，所述纳米光栅的周期为450nm～600nm。

3.根据权利要求1所述的湿度传感单元，其特征在于，所述纳米光栅的凹槽深度或孔洞深度为200nm～300nm。

4.根据权利要求1所述的湿度传感单元，其特征在于，所述纳米光栅的凹槽宽度或孔洞直径为200nm～300nm。

5.根据权利要求1所述的湿度传感单元，其特征在于，所述纳米光栅的材料选自金、银、铝和钯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的湿度传感单元，其特征在于，所述纳米光栅的材料选自金。

7.根据权利要求1～6任一项所述的湿度传感单元，其特征在于，所述吸湿材料层的材料选自聚乙烯醇、壳聚糖、丝蛋白和聚丙烯酸中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的湿度传感单元，其特征在于，所述吸湿材料层的材料选自聚乙烯醇。

9.一种湿度传感器，其特征在于，包括衬底、层叠于所述衬底之上的环氧树脂层，以及层叠于所述环氧树脂层之上的权利要求1～8任一项所述的湿度传感单元。

10.权利要求1～8任一项所述的湿度传感单元或权利要求9所述的湿度传感器在湿度检测中的应用。