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      基于懸空柵極場效應(yīng)晶體管的多功能傳感器及其制備方法與應(yīng)用_2

      文檔序號:9580856閱讀:來源:國知局
      撐物上制備柵極,得到所述場效應(yīng)晶體管傳感器;
      [004引或者,
      [0046] 在所述步驟5)所得柵極上制備功能層,得到所述場效應(yīng)晶體管傳感器。
      [0047] 上述方法中,構(gòu)成所述襯底、源電極、漏電極、半導(dǎo)體層、絕緣層、支撐物、柵極和功 能層的材料與前述定義相同;
      [004引所述襯底、源電極、漏電極、半導(dǎo)體層、絕緣層、支撐物、柵極和功能層的厚度與前 述定義相同。
      [0049] 制備所述源電極和漏電極的方法均為真空熱蒸錐、磁控瓣射或等離子體增強的化 學(xué)氣相沉積;
      [0050] 制備所述半導(dǎo)體層的方法均為滴涂、旋涂、提拉、熱蒸錐或噴墨打印法;
      [0051] 制備所述絕緣層的方法均為等離子體增強的化學(xué)氣相沉積、旋涂、熱氧化或熱蒸 錐;
      [0052] 制備所述支撐物的方法為光刻、沉積或轉(zhuǎn)移;
      [0053] 制備所述柵極的方法為轉(zhuǎn)移;
      [0054] 制備所述功能層的方法為轉(zhuǎn)移。
      [0055] 另外,上述本發(fā)明提供的有機場效應(yīng)晶體管傳感器在物理信號檢測中的應(yīng)用及含 有所述有機場效應(yīng)晶體管傳感器的物理信號檢測器,也屬于本發(fā)明的保護范圍。其中,所述 物理信號為壓力、溫度、聲波、加速度或磁場;
      [0056] 所述物理信號檢測器為壓力傳感器、溫度傳感器、聲波傳感器、加速度計或磁力 計。
      [0057] 本發(fā)明利用懸空結(jié)構(gòu)的柵極,基于外界刺激對柵極作用產(chǎn)生形變,實現(xiàn)了對壓力、 溫度、聲波、加速度和磁場的傳感檢測。
      [0058] 本發(fā)明具有W下特點和優(yōu)點:
      [0059] 1、該基于懸空柵極的場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)適用于制備對多種物理信號進行檢測的 多功能傳感器,應(yīng)用廣泛。
      [0060] 2、該基于懸空柵極場效應(yīng)晶體管的多功能傳感器對于半導(dǎo)體材料沒有特定要求, 同時適用于無機和有機場效應(yīng)晶體管,具有很好的通用性。
      [0061] 3、基于上述通用性,可W篩選出價格低廉的半導(dǎo)體材料,制備低成本器件。
      [0062] 4、由于柵極完全懸空,因此在外部刺激作用下極易發(fā)生形變,非常靈敏,因此基于 該結(jié)構(gòu)的多功能傳感器具有優(yōu)異的傳感性能。
      【附圖說明】
      [0063] 圖1為基于懸空柵極場效應(yīng)晶體管的多功能傳感器(壓力傳感器、溫度傳感器、聲 波傳感器、加速度計和磁力計)結(jié)構(gòu)示意圖;1為襯底,2為源電極,3為漏電極,4為半導(dǎo)體 層,5為絕緣層,6, 7為支撐物,8為柵極。
      [0064] 圖2為基于功能化懸空柵極場效應(yīng)晶體管的溫度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖;1為襯底,2 為源電極,3為漏電極,4為半導(dǎo)體層,5為絕緣層,6, 7為支撐物,8為柵極,9為功能層。
      [0065]圖3為本發(fā)明實施例應(yīng)用的半導(dǎo)體材料分子式;
      [0066] 圖4為本發(fā)明的基于錫巧紙柵極的壓力傳感器在700帕壓力作用下的源漏電流和 時間的響應(yīng)曲線;
      [0067] 圖5為本發(fā)明的基于錫巧紙柵極的壓力傳感器在100-1000帕壓力作用下的源漏 電流和時間的響應(yīng)曲線;
      [0068] 圖6為本發(fā)明的基于錫巧紙柵極的壓力傳感器在100-1000帕壓力作用下的靈敏 度隨濃度的變化曲線;
      [0069] 圖7為本發(fā)明的基于PET柵極的壓力傳感器暴露在500帕壓力作用下的源漏電流 和時間的響應(yīng)曲線;
      [0070] 圖8為本發(fā)明的溫度傳感器在表面聲波作用下的源漏電流和時間的響應(yīng)曲線;
      [0071] 圖9為本發(fā)明的溫度傳感器在55攝氏度溫度作用下的源漏電流和時間的響應(yīng)曲 線;
      【具體實施方式】
      [0072] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步闡述,但本發(fā)明并不限于W下實施例。所 述方法如無特別說明均為常規(guī)方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途徑而得。
      [0073] 實施例1
      [0074] 1)將玻璃襯底經(jīng)二次水、己醇、丙麗超聲、沖洗、氮氣吹干后,在真空度為 7 X 10 4Pa的條件下W 0.8 A /S的速度在襯底上蒸錐金,厚度為30皿,得到源電極和漏電 極;
      [00巧]2)利用無水己醇沖洗、氮氣吹干后W 4000rpm的轉(zhuǎn)速在步驟1)所得的源電極和漏 電極上旋涂PBTT3T (參見圖3),并在熱臺上熱處理10分鐘,得到有機半導(dǎo)體層;
      [0076] 3) W 2000rpm的轉(zhuǎn)速在步驟2)所得的半導(dǎo)體層上旋涂CYTOP (參見圖3),并在熱 臺上熱處理I小時,得到絕緣層;
      [0077] 4)將厚度為50微米的聚醜亞胺(PI)膠帶轉(zhuǎn)移到步驟3)所得的絕緣層上,得到支 撐物。
      [0078] 5)將厚度為4微米的錫巧紙轉(zhuǎn)移到步驟4)所得的支撐物上,得到懸空柵極。
      [0079] 該器件的結(jié)構(gòu)如圖1所示,由襯底1,源電極2、漏電極3、有機半導(dǎo)體層4、絕緣層 5、支撐物6和7、柵極8組成;
      [0080] 其結(jié)構(gòu)為如下結(jié)構(gòu)a:
      [0081] 源電極、漏電極位于襯底之上;
      [0082] 半導(dǎo)體層覆蓋源電極和漏電極及襯底上未被源電極和漏電極覆蓋的區(qū)域;
      [0083] 絕緣層位于半導(dǎo)體層之上;
      [0084] 支撐物位于絕緣層之上,且部分覆蓋絕緣層;
      [0085] 柵極覆蓋支撐物及絕緣層上未被支撐物覆蓋的區(qū)域。
      [0086] 構(gòu)成襯底的材料為玻璃;
      [0087] 構(gòu)成半導(dǎo)體層的材料為PBTT3T;
      [008引構(gòu)成源電極和漏電極的材料均為金;
      [0089] 構(gòu)成絕緣層的材料為CYTOP ;
      [0090] 構(gòu)成柵極的材料為鉛巧;
      [0091] 構(gòu)成支撐物的材料為聚醜亞胺;
      [0092] 襯底的厚度為800Um;
      [0093] 半導(dǎo)體層的厚度為30nm;
      [0094] 源電極和漏電極的厚度均為30nm;
      [0095] 絕緣層的厚度為IOOnm ;
      [0096] 支撐物的厚度為50Um ;
      [0097] 柵極層的厚度為4U m。
      [009引 實施例2
      [0099] 利用實施例1所得基于懸空柵極場效應(yīng)晶體管的多功能傳感器對不同物理信號 進行檢測。
      [0100] 1)壓力傳感檢測:
      [0101] 將實施例1所得基于懸空柵極場效應(yīng)晶體管的傳感器置于700帕壓力的作用下, 所得的源漏電流和時間的響應(yīng)曲線如圖4所示,由圖可知,當(dāng)對器件施加壓力,器件的源漏 電流迅速上升,停止加壓,電流迅速恢復(fù)。可見,基于上述懸空柵極場效應(yīng)晶體管傳感器,可 W實現(xiàn)對壓力的有效檢測。
      [0102] 按照與上相同步驟,依次施加 100, 200, 300,400, 500,600, 700,800,900,1000 帕 的壓力。
      [0103] 所得響應(yīng)曲線如圖5所示,相對應(yīng)的響應(yīng)靈敏度曲線如圖6所示。
      [0104] 由圖可知,器件的源漏電流變化與壓力呈線性關(guān)系。可見,基于上述器件,可W實 現(xiàn)在100-1000帕的壓力范圍內(nèi)的定量檢測。
      [0105] 2)聲波檢測:
      [0106] 將上述基于懸空柵極場效應(yīng)晶體管的傳感器置于揚聲器表面,播放音樂時所得的 源漏電流和時間的響應(yīng)曲線如圖7所示。由圖可知,聲波震動會造成源漏電流靈敏波動。可 見,基于上述懸空柵極場效應(yīng)晶體管傳感器,可W實現(xiàn)對聲波的有效檢測。
      [0107] 3)加速度檢測
      [010引將上述基于懸空柵極場效應(yīng)晶體管置于一定的加速度作用下,加速度會造成源漏 電流靈敏波動??梢?,基于上述懸空柵極場效應(yīng)晶體管傳感器,可W實現(xiàn)加速度的有效檢 測。
      [0109] 實施例3
      [0110] 按照實施例1的方法,僅將步驟5)中的錫巧紙柵極替換為媒柵極,得到本發(fā)明提 供的多功能傳感器。
      [0111] 該器件的結(jié)構(gòu)與實施例1所得器件結(jié)構(gòu)相同,區(qū)別僅為柵極材料。
      [0112] 利用該器件對壓力、聲波、加速度進行檢測,所得結(jié)果與實施例2無實質(zhì)性差別, 不再賞述。
      [0113] 利用所得的基于懸空柵極場效應(yīng)晶體管的傳感器對磁場進行檢測,將上述基于懸 空柵極場效應(yīng)晶體管的傳感器置于磁場中,磁場的引入會造成源漏電流靈敏波動??梢?,基 于上述懸空柵極場效應(yīng)晶體管傳感器,可W實現(xiàn)對磁場的有效檢測。<
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