Enhancement of Humidity Sensitivity by Adjusting Aspect Ratio of PVP-Modified Hexagonal ZnO Nanorods

최근 몇 년 동안 높은 감도, 빠른 응답 및 쉬운 제작 공정을 갖춘 습도 센서가 상당한 주목을받고 있다. 여기서는 PET 기판의 깍지낀 전극(IDE)에 감지 층을 증착하여 길이 대 직경의 종횡비가 낮고(PVP-ZnO-1), 높은(PVP-ZnO-2) PVP 개질 ZnO 나노막대 센서(PVP-ZnO)의 쉬운 제작 공정을 보고한다. PVP-ZnO-2는 PVP-ZnO-1 센서(41,647%)에 비해 85% 상대 습도(RH)에서 99,397%의 더 높은정전용량성 습도 감도를 보였다. PVP-ZnO-2 센서는 또한 순환 습도 조건에서 응답시간 7초 및 복구시간10초를 나타냈다. PVP-ZnO-2의 높은 습도 감도 성능의 이점을 활용하여 다양한 호흡 정도의 정전용량변화와 모스 부호 메시징을 시연하였다. 이 연구는 높은 표면적을 갖는 고성능 나노소재 기반 습도 센서의엄청난 잠재력을 보여준다.

Humidity sensors with high sensitivity, rapid response and facile fabrication process have received considerable attention in recent years. Herein, we report a facile fabrication process of PVP modified ZnO nanorod sensors (PVP-ZnO) with low (PVP-ZnO-1) and high aspect ratios length to diameter (PVP-ZnO-2) by depositing the sensing layer on an interdigitated Electrodes (IDE) on a PET substrate. The PVP-ZnO-2 shows a significantly higher capacitive humidity sensitivity of ~ 99,397% at 85% relative humidity (RH) compared to the PVP-ZnO-1 sensor (41,647%). PVP-ZnO-2 sensor also showed rapid response and recovery times 7s and 10s under cyclic humidity conditions. Benefiting from the high humidity sensitivity performance, of PVP-ZnO-2, changes in capacitance during different breathing levels and Morse code messaging have been demonstrated. This developed sensor would provide the immense potential of high-surface-area nanomaterial-based humidity sensors for next-generation environmental monitoring and biomedical applications.