一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于有機場效應(yīng)晶體管傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管。
【【背景技術(shù)】】
[0002]近些年來，隨著有機電子學(xué)的迅速發(fā)展，有機場效應(yīng)晶體管(OFETs)以低成本、可選擇材料多、功能范圍廣等優(yōu)勢，以及在電路應(yīng)用、傳感應(yīng)用等方面廣泛的前景，吸引著人們的目光，由于有機電子器件種類的擴展，將現(xiàn)有的有機器件技術(shù)和傳統(tǒng)的無機器件技術(shù)結(jié)合是未來的一個重要發(fā)展方向；由于有機材料可選擇種類多，而不同材料對環(huán)境敏感程度不同，所有我們可以將其結(jié)合在無機器件中制備出各種類的傳感器件;MEMS是在無機微電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，包括光刻、腐蝕、薄膜等工藝，還包含了精密機械加工技術(shù)等技術(shù)，然而目前主要的機械學(xué)和電子學(xué)結(jié)合的器件存在許多問題;加速度傳感器和陀螺儀作為通為MEMS中相對普遍的器件，但精度不高，可靠性、穩(wěn)定性差等因素限制了其發(fā)展。本實用新型提出了一種新的將懸臂梁結(jié)構(gòu)和有機電子器件結(jié)合的有機場效應(yīng)晶體管，由于有機薄膜的電子傳輸受到薄膜形態(tài)的影響，所以外部震動變化會直接導(dǎo)致載流子迀移率的改變，這種有機材料制成的傳感器件精度高，制作簡單，對未來傳感器發(fā)展的有著重大的意義。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本實用新型的目的是提供一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管。
[0004]本實用新型提供的一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括襯底(I)、懸臂梁(2)、源電極(301)、漏電極(302)、柵電極(303)、機半導(dǎo)體層(4)、絕緣層(5)和過沖保護層(6);
[0005]其中:懸臂梁一端固定在襯底上，另一端位于襯底上方且中間架空;過沖保護層疊置于襯底上，且過沖保護層位于懸臂梁與襯底之間架空處;源電極和漏電極分別位于懸臂梁上方左右兩側(cè)，有機半導(dǎo)體層位于源電極、漏電極和懸臂梁的上方;絕緣層位于有機半導(dǎo)體層上方;柵電極位于絕緣層的上方。
[0006]絕緣層采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，在外力的作用下懸臂梁會發(fā)生形變;過沖保護層能防止懸臂梁在外力作用下超限制形變，當(dāng)懸臂梁受到過大的向下方外力作用時，懸臂梁會受到過沖保護層的阻擋防止繼續(xù)形變，從而保護懸臂梁使其不被損壞;有機半導(dǎo)體層覆蓋于橫梁上方，懸臂梁受到到震動影響時有機半導(dǎo)體層和絕緣層界面處發(fā)生變化，有機場效應(yīng)晶體管迀移率發(fā)生改變。
[0007]本實用新型提供的制備上述一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管方法，包括如下步驟:
[0008](I)在硅襯底上，通過光刻的方式，采用化學(xué)汽相淀積的方法制備一層過沖保護層;過沖保護層的材料為氮化硅；
[0009](2)在制備好過沖保護層的硅襯底上制備一層犧牲層;犧牲層覆蓋硅襯底的一側(cè)；
[0010](3)在所述步驟(2)得到的一側(cè)覆蓋有犧牲層的襯底以及另一端未覆蓋犧牲層的襯底上，采用化學(xué)汽相淀積的方法制備一層氮化硅層；
[0011](4)釋放步驟(3)中，由二氧化硅形成的犧牲層;使得位于犧牲層上方的氮化硅層懸空，形成懸臂梁；
[0012](5)在懸空部分的氮化硅層上，采用真空蒸鍍的方法制備源電極和漏電極；
[0013](6)在制備好源電極和漏電極的氮化硅層上旋涂一層有機層半導(dǎo)體材料，作為有機半導(dǎo)體層；
[0014](7)在制備好的有機半導(dǎo)體層上通過旋涂的方式制備一層絕緣層；
[0015](8)在絕緣層上制備柵電極；
[0016]其中犧牲層位于制作了過沖保護層層的一側(cè)且完全覆蓋過沖保護層。
[0017]本實用新型的技術(shù)分析:
[0018]本實用新型的一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管在應(yīng)用時，在固定的源漏電壓和閾值電壓下，當(dāng)器件置放于有外力條件下時，其輸出電流會發(fā)生變化，對比參考條件下的輸出電流，可以反映出震動的情況，由于器件反應(yīng)時間短，震動的情況會被實時記錄下來;且器件本身具有場效應(yīng)晶體管的功能，是一個集開關(guān)器件、震動傳感器件、放大器件等多功能集一體的電子器件，配合外部電路可以實現(xiàn)更多可能的功能;具有多功能、面積小、重量輕、反應(yīng)快、制作成本低等多種優(yōu)勢。
【【附圖說明】】
[0019]圖1為本實用新型提供的一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中，I為襯底、2為懸臂梁、301為源電極、302為漏電極、4為有機半導(dǎo)體層、5為絕緣層、6為過沖保護層。
【【具體實施方式】】
[0021 ]下面結(jié)合具體實例對本實用新型作進一步說明。
[0022]本實用新型分別在震動和靜止的狀態(tài)下測量其轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線，通過計算可確定震動和輸出的關(guān)系。
[0023]本實施例按照下述步驟制備一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管:
[0024]I)所用襯底層為硅片，先將襯底分別用丙酮、乙醇和去離子水依此超聲清洗10分鐘，用氮氣吹干;在清洗好的硅片上，通過光刻的方式，采用化學(xué)汽相淀積的方法制備一層過沖保護層;過沖保護層的材料為氮化硅；
[0025]2)在制備好過沖保護層的硅襯底上制備一層二氧化硅犧牲層;犧牲層覆蓋硅襯底的一側(cè)；
[0026]3)在所述步驟(2)得到的一側(cè)覆蓋有犧牲層的襯底以及另一端未覆蓋犧牲層的襯底上，采用化學(xué)汽相淀積的方法制備一層氮化硅層；
[0027]4)釋放步驟3)中，由二氧化硅形成的犧牲層;使得位于犧牲層上方的氮化硅層懸空，形成懸臂梁；
[0028]5)在懸空部分的氮化硅層上，采用真空蒸鍍的方法制備源電極和漏電極，源電極和漏電極材料選用金屬金，真空度為10—1帕斯卡以下，蒸鍍速率為I埃/秒，蒸鍍過程中襯底不加熱，為腔體內(nèi)溫度；
[0029]6)在制備好源電極和漏電極的氮化硅層上旋涂一層有機層半導(dǎo)體材料，作為有機半導(dǎo)體層;所述有機材料為并五苯，所采用的工藝方法為真空蒸鍍，真空度為6 X 10—1帕斯卡以下，蒸鍍速率為0.25埃/秒，蒸鍍過程中襯底溫度保持在60度；
[0030]7)在制備好的并五苯有機半導(dǎo)體層上旋涂一層絕緣層PVA，旋涂速度為6000轉(zhuǎn)/分，旋涂時間為60秒;將旋涂好的PVA放入真空干燥箱中在150度下退火2小時；
[0031]8)在制備好的絕緣層上制備一層?xùn)烹姌O，柵電極材料選用金屬金，真空度為10—1帕斯卡以下，蒸鍍速率為I埃/秒，蒸鍍過程中襯底溫度不加熱，為腔體內(nèi)溫度。
【主權(quán)項】
1.一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括襯底(I)、懸臂梁(2)、源電極(301)、漏電極(302)、柵電極(303)、有機半導(dǎo)體層⑷、絕緣層(5)和過沖保護層(6)； 其中:懸臂梁一端固定在襯底上，另一端位于襯底上方且中間架空;過沖保護層疊置于襯底上，且過沖保護層位于懸臂梁與襯底之間架空處;源電極和漏電極分別位于懸臂梁上方左右兩側(cè)，有機半導(dǎo)體層位于源電極、漏電極和懸臂梁的上方;絕緣層位于有機半導(dǎo)體層上方;柵電極位于絕緣層的上方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的懸臂梁在外力作用下會發(fā)生形變。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的過沖保護層能防止懸臂梁在外力作用下超限制形變。
【專利摘要】本實用新型提供的一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的震動傳感有機場效應(yīng)晶體管，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括襯底(1)、懸臂梁(2)、源電極(301)、漏電極(302)、柵電極(303)、有機半導(dǎo)體層(4)、絕緣層(5)和過沖保護層(6)；絕緣層采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，在外力的作用下懸臂梁會發(fā)生形變；過沖保護層能防止懸臂梁在外力作用下超限制形變，當(dāng)懸臂梁受到過大的向下方外力作用時，懸臂梁會受到過沖保護層的阻擋防止繼續(xù)形變，從而保護懸臂梁使其不被損壞；有機半導(dǎo)體層覆蓋于橫梁上方，懸臂梁受到到震動影響時有機半導(dǎo)體層和絕緣層界面處發(fā)生變化，有機場效應(yīng)晶體管遷移率發(fā)生改變。
【IPC分類】B81B3/00, B81C1/00, G01H11/06
【公開號】CN205241230
【申請?zhí)枴緾N201520931728
【發(fā)明人】錢宏昌, 唐瑩, 韋一, 彭應(yīng)全
【申請人】中國計量學(xué)院
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年11月20日