随着纳米科技的飞速发展,纳米结构材料的许多新特性不断为人们所认识,被认为将在未来纳米器件领域中扮演越来越重要的角色。而在这其中核壳结构纳米材料以其特殊的性质和用途正逐渐成为纳米材料研究中的热点,不同类型的核壳结构的纳米材料被陆续制备出来,将其应用于新一代的微纳器件中将是未来发展的重点。本文的主要工作围绕着将新型的金-聚合物核壳结构纳米粒子应用于湿度敏感器件展开。研究了金-聚合物核壳结构纳米粒子的制备方法,在此基础上制作了两种基于金-聚合物核壳结构纳米粒子的电容式湿度传感器的原理器件,并分别对两种湿度传感器的敏感性能进行探索性研究,完成了用于传感器测试的微纳间隙电极制备。取得了如下研究成果：1.针对当前大量研究的聚合物薄膜阻抗式湿度传感器中普遍存在的由于吸附／脱附困难而造成的响应速度慢等共性问题,本文通过理论研究和分析,创新性地提出一种采用金-聚合物核壳结构纳米粒子制作电容式传感器的新方案。根据新方案的设想,利用金纳米粒子作为核壳结构的“核”,聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)和聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone,PVP)两种聚合物作为“壳”所形成的核壳结构纳米粒子作为湿度传感器的敏感单元,通过探测敏感单元吸附水汽所引起的介电常数的变化来实现湿度的探测。由于聚合物形成的壳结构厚度在纳米量级,具有巨大的比表面积,可以提高传感器的灵敏度,纳米量级的壳厚度有利于水汽快速的吸附／脱附,改善传感器的响应时间；金核可以改善敏感材料的电学特性。因此采用核-壳结构有助于提高传感器的性能。聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮均是优良的湿敏材料,具有良好的吸湿特性。采用上述核壳结构同时可以降低成本。2.研究了金-聚合物核壳结构纳米粒子的制备以及其在传感器中的固定化方法。研究中首先采用柠檬酸钠还原氯金酸的方法,成功制备了粒径在～10nm的金纳米粒子,作为实现核壳结构的“核”。然后采用溶胶-凝胶(sol-gel)法,在制备的金纳米粒子上分别包裹聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮两种聚合物,形成金-聚乙烯醇和金-聚乙烯吡咯烷酮两种核壳结构纳米粒子,所制备的核壳结构纳米粒子的粒径均在亚微米量级。对制备的金纳米粒子和两种核壳结构纳米粒子的特性通过扫描式电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段进行了表征。3.将制备的金纳米粒子以及金-聚乙烯醇和金-聚乙烯吡咯烷酮核壳结构纳米粒子分别嫁接到采用硅烷耦联剂(APTMS)处理过的P型低阻硅片(电阻率ρ=1.20Ω·cm)表面,构成湿度传感器。采用自行搭建了传感器测试电路,将环境湿度的变化所引起的敏感元件电容的变化量转换为频率信号的变化并实时记录。研究表明,金-聚乙烯醇和金-聚乙烯吡咯烷酮湿度传感器所对应的电容变化在nF量级。两种传感器的灵敏度均高于-140Hz/%RH,响应时间均在100-236s,恢复时间均小于200s,此外,在重复性、稳定性、动态响应特性、湿滞特性等各项传感器关键参数上均有所改善,体现出一定的实用价值。4.自行设计并制作了用于各类传感器测试的微纳间隙电极,基于氧化膨胀的原理,设计了电极间隙在1.4-2.8微米的各种不同形状的电极图形(主要包括叉指形、锯齿形、方对尖形、方对方形及尖对平形),采用常规的半导体工艺的方法,通过热氧化的方法,成功制作了间隙尺寸在亚微米量级(最小间隙～0.6微米)的各类测试电极,为下一步研究敏感材料在微纳间隙电极间的形态以及制作微纳湿度传感器提高传感器的性能提供了一个广阔的平台。最后,我们对金-聚合物核壳结构湿度传感器的应用前景进行了展望,随着纳米科技的发展,相信该类传感器以其较为简便的工艺流程,较低的材料成本和相对优良的传感器性能,能够为新一代传感器的研发提供一个新颖的思路。