感測元件與感測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種感測元件與感測裝置，且特別涉及一種應用壓電特性來驅動的感測元件與感測裝置。
【背景技術】
[0002]—般來說，生物體的肢體動作是藉肌肉的伸張及收縮來實現，此導致皮膚發生形變，而呼吸時胸部或腹部上下起伏的動作也會使皮膚產生規律性的緊繃及舒緩，因此可利用壓電元件來將皮膚的形變轉換成相對應的生理脈動信號，進而感測出生物體的肢體動作、心跳或呼吸動作。在現有技術中，通常是通過壓電感測器來感測生理脈動，其中現有壓電感測器是由壓電驅動薄膜、上電極、下電極以及支撐層所組成。下電極位于支撐層上，而壓電驅動薄膜配置在下電極層上且位于下電極與上電極之間。現有通過壓電薄膜作為感應壓力變化的物理與生化特性之感測器，當外界環境施加壓力至壓電感測器，而使得壓電驅動薄膜因受壓力而產生壓電效應時，即可以檢測出壓力變化。然而。現有的壓電感測器的缺點在于感測靈敏度不佳，因此如何提高感測器的感測靈敏度，已成為重要的課題。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種感測元件，具有較高的感測靈敏度。
[0004]為達上述目的，本實用新型提供一種感測元件，其包括:
[0005]—基底；
[0006]—第一圖案化電極層，配置在所述基底上；
[0007]—第二圖案化電極層，配置在所述基底上；以及
[0008]多個納米柱，配置在所述第一圖案化電極層與所述第二圖案化電極層之間，其中所述些納米柱具有壓電特性且直接接觸所述第一圖案化電極層與所述第二圖案化電極層。
[0009]上述的感測元件，其中所述第一圖案化電極層為一單層碳原子的石墨烯層，且所述碳原子的厚度介在0.1納米至0.5納米之間。
[0010]上述的感測元件，其中所述第二圖案化電極層為一單層碳原子的石墨烯層，且所述碳原子的厚度介在0.1納米至0.5納米之間。
[0011 ] 上述的感測元件，其中所述納米柱的材料為氧化鋅。
[0012]上述的感測元件，其中各所述納米柱的直徑介在30納米至50納米之間。
[0013]上述的感測元件，其中各所述納米柱的高度介在150納米至200納米之間。
[0014]上述的感測元件，其中所述基底為一高分子材料層、一人工皮膚或一軟性基板。
[0015]為達上述目的，本實用新型還提供一種感測裝置，其包括:
[0016]—感測元件，包括:
[0017]—基底；
[0018]—第一圖案化電極層，配置在所述基底上；
[0019]—第二圖案化電極層，配置在所述基底上；以及
[0020]多個納米柱，配置在所述第一圖案化電極層與所述第二圖案化電極層之間，其中所述納米柱具有壓電特性且直接接觸所述第一圖案化電極層與所述第二圖案化電極層；
[0021]—壓電信號檢測電路，電性連接所述感測元件的所述第一圖案化電極層與所述第二圖案化電極層，以擷取一感測信號；以及
[0022]一傳感測器，電性連接所述壓電信號檢測電路，以將所述感測信號傳遞至一外部主機。
[0023]上述的感測裝置，其中更包括:
[0024]—放大電路，電性連接于所述壓電信號檢測電路與所述傳感測器之間。
[0025]上述的感測裝置，其中更包括
[0026]—濾波電路，電性連接所述放大電路。
[0027]上述的感測裝置，其中所述第一圖案化電極層為一單層碳原子的石墨烯層，且所述碳原子的厚度介在0.1納米至0.5納米之間。
[0028]上述的感測裝置，其中所述第二圖案化電極層為一單層碳原子的石墨烯層，且所述碳原子的厚度介在0.1納米至0.5納米之間。
[0029]上述的感測裝置，其中所述納米柱的材料為氧化鋅。
[0030]上述的感測裝置，其中各所述納米柱的直徑介在30納米至50納米之間。
[0031]上述的感測裝置，其中各所述納米柱的高度介在150納米至200納米之間。
[0032]上述的感測裝置，其中所述基底為一高分子材料層、一人工皮膚或一軟性基板。
[0033]基于上述，由于本實用新型的感測元件的納米柱具有壓電特性，因此當外界環境施加壓力至感測元件，而使得納米柱因受壓力而產生應力彎曲時，可產生壓電效應，進而可以檢測出壓力變化。其中，納米柱因受壓力而產生彎曲時，相較于現有壓電驅動薄膜可具有較大的接觸面積，以產生壓電電位，藉此降低回路的驅動閥值電壓且可提高感測靈敏度。此夕卜，由于本實用新型的感測裝置具有較高靈敏度的感測元件，因此可有效提高感測效率與感測可靠度。
[0034]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。
【附圖說明】
[0035]圖1繪示為本實用新型的一實施例的一種感測元件的局部示意圖；
[0036]圖2繪示為本實用新型的一實施例的一種感測裝置的示意圖。
[0037]其中，附圖標記
[0038]100:感測元件
[0039]110:基底
[0040]120:第一圖案化電極層
[0041]130:第二圖案化電極層
[0042]140:納米柱
[0043]200:感測裝置
[0044]210:壓電信號檢測電路
[0045]230:傳感器
[0046]240:放大電路
[0047]250:濾波電路
[0048]260:外部主機
[0049]D:直徑
[0050]L:高度
[0051]T:感測信號
【具體實施方式】
[0052]下面結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作具體的描述:
[0053]圖1繪示為本實用新型的一實施例的一種感測元件的局部示意圖。請參考圖1，在本實施例中，感測元件100包括一基底110、一第一圖案化電極層120、一第二圖案化電極層130以及多個納米柱140。第一圖案化電極層120配置在基底110上。第二圖案化電極層130配置在基底110上。納米柱140配置在第一圖案化電極層120與第二圖案化電極層130之間，其中納米柱140具有壓電特性且直接接觸第一圖案化電極層120與第二圖案化電極層130。
[0054]詳細來說，本實施例的基底110例如是一高分子材料層、一人工皮膚或一軟性基板，其中軟性基板的材料包括聚酰亞胺(polyimide，PI)或聚間苯二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate, PEN)，但并不以此為限。在工藝上，基底110可通過Slitcoater、Screen print或Spin coating等相關涂布機來制作。特別是，本實施例的第一圖案化電極層120具體化為一單層碳原子的石墨烯層，且碳原子的厚度介在0.1納米至0.5納米之間。而，第二圖案化電極層130具體化為一單層碳原子的石墨烯層，且碳原子的厚度介在0.1納米至0.5納米之間。于工藝上，首先將銅片(未繪示)放置高溫爐管內加熱至1000度且通入流量400sccm的氫氣(約1.5KPa)，維持30分鐘后，通入流量20sccm的甲烷氣體6至8分鐘，直到電極層(未繪示)成長完成后，再將氣體關閉。接著擺放中空可讓電極層的銅片固定不造成晃動的制具，放置于銅蝕刻液中將銅片蝕刻完畢后，而完成第一圖案化電極層120與第二圖案化電極層130的制作。此時，第一圖案化電極層120與第二圖案化電極層130分別為單原子層厚度，而其面積則視需求大小而定。
[0055]再者，本實施例的納米柱140的材料具體化為氧化鋅，其中每一納米柱140的直徑D例