CN105552132A - 薄膜晶体管传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种薄膜晶体管传感器及其制备方法。该薄膜晶体管传感器，包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，第一基板包括第一柔性衬底基板和设置在第一柔性衬底基板内侧上的第一栅极，第二基板包括第二柔性衬底基板以及设置在第二柔性衬底基板内侧上的第二栅极；第二栅极与第一栅极至少部分正对且在薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘；在第一柔性衬底基板上还设置有与第一栅极正对的有源层以及与有源层电连接的源极和漏极。该薄膜晶体管传感器利用柔性薄膜晶体管的第一栅极与第二栅极的空间点触变化，实现薄膜晶体管开关的功能，从而实现传感器的作用。

Description

薄膜晶体管传感器及其制备方法
技术领域
本发明至少一实施例提供涉及一种薄膜晶体管传感器及其制备方法。
背景技术
近年来，随着智能可穿戴设备、与人体相关的体外医疗设备以及体内植入医疗设备的迅速发展，压力传感器得到越来越多的关注。通过设置压力传感器，可以感知外部压力信号的变化。
压力传感器的研究可基于多种工作原理，包括电容式、压阻式、压电式等，传统的压电薄膜传感器，主要是基于压电效应进行工作。压电效应例如是指：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。通常的压力传感器的基本结构，工艺和性能，由于没有具备柔性及弹性，也很难达到人体所需生物兼容性。很难与人体相关的医疗体外及可穿戴设备人性化的相匹配。更难达到体内植入医疗的可能性。
发明内容
本发明至少一实施例提供涉及一种薄膜晶体管传感器及其制备方法，该薄膜晶体管传感器利用柔性薄膜晶体管的第一栅极与第二栅极的空间点触变化，实现薄膜晶体管开关的功能，从而实现传感器的作用。
本发明至少一实施例提供一种薄膜晶体管传感器，包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板包括第一柔性衬底基板和设置在所述第一柔性衬底基板内侧上的第一栅极，所述第二基板包括第二柔性衬底基板以及设置在所述第二柔性衬底基板内侧上的第二栅极；所述第二栅极与所述第一栅极至少部分正对且在所述薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘；在所述第一柔性衬底基板上还设置有与所述第一栅极正对的有源层以及与所述有源层电连接的源极和漏极。
本发明至少一实施例还提供一种薄膜晶体管传感器的制备方法，该方法包括如下步骤：在第一柔性衬底基板内侧上形成第一栅极以制备第一基板；
在第二柔性衬底基板内侧上形成第二栅极以制备第二基板；在所述第一柔性衬底基板上还形成有与所述第一栅极正对的有源层以及与所述有源层电连接的源极和漏极；将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述第二栅极与所述第一栅极至少部分正对且在所述薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为通常的压电薄膜传感器的基本结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种薄膜晶体管传感器的结构示意图(剖示图)；
图3a为本发明一实施例提供的薄膜晶体管传感器的工作示意图(受压前)；
图3b为本发明一实施例提供的薄膜晶体管传感器的工作示意图(受压后)；
图4为本发明一实施例提供的一种薄膜晶体管传感器受压前后源漏极间电流-电压关系示意图(电路原理工作示意图)；
图5a为本发明一实施例提供的薄膜晶体管传感器中一种隔离件的俯视示意图；
图5b为本发明一实施例提供的薄膜晶体管传感器中另一种隔离件的俯视示意图；
图6a为本发明一实施例提供的另一种薄膜晶体管传感器的剖示图；
图6b为本发明一实施例提供的另一种薄膜晶体管传感器的剖示图；
图7为本发明另一实施例提供的一种薄膜晶体管传感器的剖示图；
图8a为本发明一实施例提供的薄膜晶体管传感器阵列中柔性栅极绝缘层和隔离件的剖视图；
图8b为本发明一实施例提供的薄膜晶体管传感器阵列中一体成形的柔性栅极绝缘层和隔离件剖视图。
附图标记：01-硅衬底；02-下电极；03-压电薄膜；04-上电极；10-第一基板；12-薄膜晶体管传感器；20-第二基板；30-隔离件；40-压力导电材料；101-第一柔性衬底基板；102-第一栅极；103-有源层(半导体层)；104-源极；105-漏极；106-柔性栅极绝缘层；107-第一增厚层；202-第二栅极；301-子隔离件；107-第一增厚层；203-第二增厚层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
一种压电薄膜传感器的基本结构是压电薄膜夹在作为上下电极的导电膜间构成三层结构，如图1所示，在硅衬底01上依次设置有下电极02、压电薄膜03、上电极04，下电极02和上电极04的材质例如可包括Au、Ag、Pt、Ti中的至少一种，压电薄膜03例如可包括锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸钡(BZT)中的至少一种。通常的方法中，所有的传感器元件相关的薄膜制作将在硅衬底01上完成。硅芯片在制作压电薄膜层时，将采用高温600℃～700℃的退火工艺，其余相关集成电路也将是采用通常的半导体工艺。通常的压力传感器的基本结构，工艺和性能，由于没有具备柔性及弹性，也很难达到人体所需生物兼容性，很难与人体相关的医疗体外及可穿戴设备人性化的相匹配，更难达到体内植入医疗的可能性。
有源薄膜晶体管(ActiveThinFilmTransistor)被认为是实现柔性压力传感器信号传输和控制的理想选择，柔性压力传感器一方面有助于降低器件的功耗，另一方面在传感器阵列中可以有效降低传感信号之间的串扰。柔性压力传感器可潜在应用于构建人造电子皮肤，在未来健康医疗领域具有非常广阔的市场前景。此外，柔性压力传感器还是柔性触屏显示以及智能机器人应用中的核心元器件，这些都表明了柔性压力传感器的潜在应用价值。
如何选择合适的柔性有源薄膜晶体管，实现柔性压力传感单元与有源薄膜晶体管的有效集成，以及如何实现柔性压力传感器的有源输出和控制，成为柔性压力传感器研究中的一个重要方向。
本发明实施例启用新的压电感应原理及设计，使得压力传感器达到优良的感应效果。
本发明至少一实施例提供一种薄膜晶体管传感器，包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，第一基板包括第一柔性衬底基板和设置在第一柔性衬底基板内侧上的第一栅极，第二基板包括第二柔性衬底基板以及设置在第二柔性衬底基板内侧上的第二栅极；第二栅极与第一栅极至少部分正对且在薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘；在第一柔性衬底基板上还设置有与第一栅极正对的有源层以及与有源层电连接的源极和漏极。
该薄膜晶体管传感器利用柔性薄膜晶体管的第一栅极与第二栅极的空间点触变化，实现薄膜晶体管开关的功能，从而实现传感器的作用。该薄膜晶体管传感器根据外部压力的给予来控制，从而实现外部微弱压力信号变化也能转变为电学信号的敏感变化。
本发明至少一实施例提供一种薄膜晶体管传感器的制备方法，该方法包括如下步骤：
在第一柔性衬底基板内侧上形成第一栅极以制备第一基板；
在第二柔性衬底基板内侧上形成第二栅极以制备第二基板；
在第一柔性衬底基板上还形成有与第一栅极正对的有源层以及与有源层电连接的源极和漏极；
将第一基板和第二基板相对设置，使得第二栅极与第一栅极至少部分正对且在薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘。
该薄膜晶体管传感器的制备方法可采用通常的工艺，简便易行，制造和维护成本低。
下面通过几个实施例进行说明。
实施例一
本实施例提供一种薄膜晶体管传感器12，如图2所示，包括彼此相对设置的第一基板10和第二基板20。第一基板10包括第一柔性衬底基板101和设置在第一柔性衬底基板101内侧上的第一栅极102。第二基板20包括第二柔性衬底基板201以及设置在第二柔性衬底基板201内侧上的第二栅极202。第二栅极202与第一栅极201至少部分正对且在薄膜晶体管传感器12处于非工作状态时彼此绝缘。在第一柔性衬底基板101上还设置有与第一栅极正对的有源层103以及与有源层103电连接的源极104和漏极105。第二栅极202与第一栅极201至少部分正对可使得薄膜晶体管传感器12在受压时第二栅极202与第一栅极201可以电连接，例如可以接触导通，但不限于此。例如，源极104和漏极105可分设在有源层103的两侧并各自与有源层103相连。通常薄膜晶体管包括栅极、栅极绝缘层、有源层、源极和漏极。本公开中，彼此绝缘例如是指非电连接；柔性例如是指可弯曲；工作状态例如是指薄膜晶体管打开的状态，非工作状态例如是指薄膜晶体管没被打开(关闭)的状态。该薄膜晶体管传感器利用柔性薄膜晶体管的第一栅极与第二栅极的空间点触变化，实现薄膜晶体管开关的功能，从而实现传感器的作用。该薄膜晶体管传感器根据外部压力的给予来控制，从而实现外部微弱压力信号变化也能转变为电学信号的敏感变化。
例如，如图2所示，可在第一柔性衬底基板101的内侧上设置源极104、漏极105和有源层103。亦可在第一柔性衬底基板101的外侧上设置源极104、漏极105和有源层103，在此不作限定。本公开中，内侧例如是指第一基板10朝向第二基板20的一侧，或者第二基板20朝向第一基板10的一侧，外侧例如是指第一基板10背离(远离)第二基板20的一侧，或者第二基板20背离(远离)第一基板10的一侧。
例如，第二栅极202与栅线电连接，栅线用以为薄膜晶体管提供栅极信号。如图3a所示，第一栅极电压为Vg，漏极与源极之间的电压差为Vds，漏极与源极之间的电流为Ids，薄膜晶体管传感器在受压前，第一栅极102和第二栅极202彼此绝缘，第一栅极102和第二栅极202处于非电连接的状态，薄膜晶体管处于关闭状态。例如，第一栅极102和第二栅极202互不接触，薄膜晶体管的第二栅极电压为0V。在受压后，如图3b所示，第一栅极102和第二栅极202电连接，例如，第一栅极102和第二栅极202相互接触，栅极信号经由第二栅极202传导至第一栅极102，薄膜晶体管的第二栅极电压等于第一栅极电压，例如均变为恒压，薄膜晶体管可被开启。从图4中可以看出，受压前，Ids＝0V，源极和漏极之间几乎没有电流通过，受压后，源极和漏极之间导通，有电流通过。从而可以感知压力信号，并传输感知到的压力信号。压力去除后，第二栅极202可在弹性作用力和/或回复力的作用下，使得第二栅极202与第一栅极102分离，从而恢复为不受压的状态，第一栅极102和第二栅极202之间恢复为彼此绝缘的状态。
例如，第一柔性衬底基板和/或第二柔性衬底基板的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，但不限于此。例如，有源层103材质包括半导体性碳纳米管(例如单壁碳纳米管或多壁碳纳米管等)或有机半导体材料，但不限于此。例如，源极104和漏极105的材质包括金属性碳纳米管(例如单壁碳纳米管或多壁碳纳米管等)或金属，但不限于此。
需要说明的是，碳纳米管(CarbonNanotubes，CNTs)具有优良的伸缩性，光电性能非常优秀。碳纳米管材料以其较高的稳定性，良好的生物相容性成为生物纳米材料中的佼佼者。碳纳米管可以作为制备组织工程细胞生长支架、人工血管、药物载体等基础材料。本公开的实施例中，例如采用单壁碳纳米管(Single-WalledCarbonNanotubes，SWCNTs)，或例如采用多壁碳纳米管(Multi-WalledCarbonNanotubes，MWCNTs)等，碳纳米管根据其结构参数、制备工艺等可以为金属性或半导体性。碳纳米管在医学及其它领域的应用前景，目前非常让人期待。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器中，第一栅极102和第二栅极202的材质包括金属或炭黑。第一栅极102材质为金属的情况下，例如可包括钯(Pd)、钛、钽、铬、铝、铝合金、铜、铜合金、钼、以及钼铝合金中的一种或多种，但不限于此。需要说明的是，Pd是被普遍认为的生物相容性较好的金属元素，故是较好的可作为第一栅极102和第二栅极202的材料。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器，还包括设置在第一基板10和第二基板20之间的隔离件30，从而将第一栅极102和第二栅极202间隔开。例如，如图5a所示，隔离件30围绕第一栅极102的边缘设置，第一基板10、第二基板20和隔离件30可构成一密闭空间，该密闭空间内可设有空气、氮气或惰性气体。例如，如图5b所示，隔离件30可包括多个分散的子隔离件301，图5b中示出了围绕第一栅极102设置的四个子隔离件301，但不以此为限。需要说明的是，隔离件30不限于图中所示，第一栅极102的形状亦不限于图5a、5b中示出的形状。例如，隔离件30的材质包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)，但不限于此。例如，隔离件30可为弹性隔离件，包括弹性隔离柱或弹性隔离球等。弹性例如是指可被拉伸和压缩。
需要说明的是，PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)是一种新型的高分子聚合物材料，是一种弹性、透明的胶块，安全，无毒。聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA：poly(methylmethacrylate))是一种光刻胶聚合物材料。可能是用于电子束曝光的分辨率最好的有机光刻胶。交联PMMA的厚度作为曝光电子束剂量的函数可以方便地调节，使得用2D电子束光刻可以得到3DPMMA的牺牲层。PMMA有优良的电荷存储能力，亦可用在器件中的电介体。PMMA聚合物薄膜柔软度如PDMS。PDMS和PMMA是较好的可作为隔离件的材质。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器中，在第一柔性衬底基板101的内侧上设置源极104、漏极105和有源层103，并且在第一栅极102与源极104、漏极105和有源层103之间设置柔性栅极绝缘层106，柔性栅极绝缘层106与隔离件30一体成形。如此设置，可以一次形成柔性栅极绝缘层106和隔离件30，节省工艺。例如，柔性栅极绝缘层106的材质可包括PMMA，但不限于此。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器中，如图6a所示，在第一栅极102面向第二栅极202的一侧设置第一增厚层107，或者，如图6b所示，在第二栅极202面向第一栅极102的一侧设置第二增厚层203，也可以在第一栅极102面向第二栅极202的一侧设置第一增厚层107并且在第二栅极202面向第一栅极102的一侧设置第二增厚层203，第一增厚层107的厚度、第二增厚层203的厚度或者第一增厚层107和第二增厚层203的厚度之和小于第一栅极102与第二栅极202之间的间距。第一增厚层107和/或第二增厚层203可进一步提高薄膜晶体管传感器对于压力的感知能力。使得压力感知更容易。例如，第一增厚层107可与第一栅极102一体成形，和/或者，第二增厚层203可与第二栅极202一体成形。如此设置，可以简化制作工艺。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器中，第一柔性衬底基板和第二柔性衬底基板的材质均为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，有源层103材质为半导体性单壁碳纳米管，源极104和漏极105的材质为金属性单壁碳纳米管或Pd，第一栅极102和第二栅极202的材质均为钯(Pd)，柔性栅极绝缘层106和隔离件30一体成形，柔性栅极绝缘层106和隔离件30的材质均为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。本示例提供的薄膜晶体管传感器采用柔性衬底基板，具有弹性的柔性栅极绝缘层，并且有源层、源极和漏极均具有弹性，可得到与人体相兼容的弹性柔性传感器(例如，可得到全弹性柔性薄膜晶体管)，并具备优良的感应效果。弹性柔性传感器可作为一种柔性动态应变传感器。适用于医疗及可穿戴设备领域，体外或植入人体内部的医疗监测及治疗使用。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器中，第一柔性衬底基板和第二柔性衬底基板的厚度大于1μm，例如，可为2μm。源极104和漏极105的厚度大于50nm，有源层103的厚度小于10nm，第一栅极102和第二栅极202的厚度约为40-100nm，例如，可为70nm。柔性栅极绝缘层106的厚度小于100nm，隔离件30高度可为0.05mm-0.1mm。第一栅极102和第二栅极202之间的间距约为0.07mm-0.1mm。源极和漏极之间的有源层为沟道。沟道长可约为50μm～100μm。需要说明的是，上述数值只是例举，并非限定，亦可采用其他数值。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器，适用测试压力范围小于0.5KPa，但不限于此。
本实施例还提供一种薄膜晶体管传感器阵列，包括上述任一种薄膜晶体管传感器。
本实施例提供的薄膜晶体管传感器元件及其阵列，不仅有感知力，还使得弹性薄膜晶体管传感器元件接收到的感受传输到外部，外部得到信号，然后再做出反应。
本实施例提供的薄膜晶体管传感器元件及其阵列，可具备柔软以及超级敏感的特性，可以感知触控(外部压力)并传输感知到的触控(外部压力)信号，有望人工电子皮肤，假肢、机器人、医疗安全和医疗器械等诸多方面的进一步应用。
实施例二
与实施例一不同的是，本实施例提供的薄膜晶体管传感器不是通过围绕第一栅极的边缘设置隔离件的方式来使得薄膜晶体管传感器12处于非工作状态时彼此绝缘。而是如图7所示，在第一基板10和第二基板20之间设置压力导电材料40，从而将第一栅极102和第二栅极202间隔开，且压力导电材料40在被施加等于或超过预定压力时导电。预定压力例如可指使得压力导电材料从绝缘状态变为导电状态的压力。压力导电材料在不受压力或所受压力不超过预定压力的情况下，处于绝缘状态，从而使得第一栅极102和第二栅极202彼此绝缘，而在受压等于或超过预定压力情况下，可处于导电状态，从而使得第一栅极102和第二栅极202之间电连接。例如，压力导电材料40可采用导电橡胶、导电塑料等。导电橡胶是将玻璃镀银、铝镀银、银等导电颗粒均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触，达到良好的导电效果。其余可参照实施例一的描述，在此不再赘述。
实施例三
本实施例提供一种薄膜晶体管传感器的制备方法，该方法可包括如下步骤：
在第一柔性衬底基板101内侧上形成第一栅极102以制备第一基板10；
在第二柔性衬底基板201内侧上形成第二栅极202以制备第二基板20；
在第一柔性衬底基板101上还形成有与第一栅极102正对的有源层103以及与有源层103电连接的源极104和漏极105；
将第一基板10和第二基板20相对设置，使得第二栅极202与第一栅极102至少部分正对且在薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘。例如，可采用热压法将第一基板10和第二基板20压合。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器的制备方法还包括形成设置在第一基板10和第二基板20之间的隔离件30，从而将第一栅极102和第二栅极202间隔开。从而可得到例如实施例一所述的薄膜晶体管传感器。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器的制备方法中，在第一柔性衬底基板101的内侧上形成源极104、漏极105和有源层103，并且在第一栅极102与源极104、漏极105和有源层103之间形成柔性栅极绝缘层106，柔性栅极绝缘层106与隔离件30一体成形。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器的制备方法中，在第一栅极102面向第二栅极202的一侧形成第一增厚层107，和/或者，在第二栅极202面向第一栅极102的一侧形成第二增厚层203，第一增厚层107的厚度、第二增厚层203的厚度或者第一增厚层107和第二增厚层203的厚度之和小于第一栅极102与第二栅极202之间的间距。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器的制备方法中，第一增厚层107与第一栅极102一体成形，和/或者，第二增厚层203与第二栅极202一体成形。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器的制备方法包括如下步骤。
首先，制备第一基板。
制备第一基板例如包括如下步骤：采用构图工艺在第一柔性衬底基板101内侧上形成第一栅极102；采用构图工艺在第一柔性衬底基板101上还形成有与第一栅极102正对的有源层103以及与有源层103电连接的源极104和漏极105；
然后，制备第二基板。
制备第一基板例如包括如下步骤：采用构图工艺在第二柔性衬底基板201内侧上形成第二栅极202；
最后，将第一基板10和第二基板20相对设置，使得第二栅极202与第一栅极102至少部分正对且在薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘。例如，可采用热压法将第一基板10和第二基板20压合。
例如，本实施例一示例提供的薄膜晶体管传感器的制备方法包括如下步骤。
首先，制备第一基板。
制备第一基板例如包括如下步骤：在PDMS弹性柔性基底之上，采用溶液法工艺完成CNTs源漏电极的制作(采用金属性含量高，而且浓度较大的单壁碳纳米管溶液材料)，完成源漏电极图形化之后，采用溶液法工艺完成CNTs有源层的制作(采用半导体性含量高于99.9％的单壁碳纳米管材料)。完成CNTs有源层的图形化之后，形成PMMA薄膜，并通过掩模板曝光、显影，一体形成栅极绝缘层和隔离件。例如，一体形成栅极绝缘层和隔离件时，掩模板可采用多色调掩模板，可采用多色调掩模板对PMMA薄膜进行曝光，曝光后显影，即可获得一体的栅极绝缘层和隔离件，多色调掩模板包括灰色调或半色调掩模板。例如，可采用接近式曝光机完成栅极绝缘层和隔离件的一体制作。形成栅极绝缘层和隔离件后，采用热蒸发法，通过掩模版进行Pd电极的制作，并且同时完成图形化，形成第一栅极，此层第一栅极不做加电压引线。溶液法工艺例如包括喷墨-打印，但不限于此。
然后，制备第二基板。
制备第二基板例如包括如下步骤：在PDMS弹性柔性绝缘层之上，采用热蒸发法进行Pd电极的制作，并且采用光刻工艺完成图形化，形成第二栅极，第二栅极做加电压引线。
最后，采用热压法，将第一基板和第二基板压合，形成薄膜晶体管传感器。例如，压合可在一定气氛下进行，例如，空气、氮气或惰性气体气氛。从而使得第一基板、第二基板和隔离件构成一密闭空间的情况下，密闭空间内填充有空气、氮气或惰性气体。
采用本公开的方法可制作单个的薄膜晶体管传感器，亦可制作薄膜晶体管传感器阵列，在此不作限定。形成薄膜晶体管传感器阵列时，可在每0.5mm×0.5mm的范围内设置一个薄膜晶体管传感器，但不限于此。图8a示出了薄膜晶体管传感器阵列中柔性栅极绝缘层和隔离件的剖视图，虚线部分即为一个薄膜晶体管传感器对应的柔性栅极绝缘层和隔离件的剖视图。图8b示出了一体成型的柔性栅极绝缘层和隔离件。
需要说明的是，本公开中，薄膜晶体管传感器或其阵列的制作方法不限于上述给出的方法，构图或构图工艺可只包括光刻工艺，或包括光刻工艺以及刻蚀步骤，或者可以包括打印、喷墨等其他用于形成预定图形的工艺。光刻工艺是指包括成膜、曝光、显影等工艺过程，利用光刻胶、掩模板、曝光机等形成图形。可根据本发明的实施例中所形成的结构选择相应的构图工艺。
本实施例中的薄膜晶体管传感器的各部件及其设置方式可参照实施例一的描述，在此不再赘述。
实施例四
与实施例三不同的是，本实施例提供的薄膜晶体管传感器的制备方法，不是通过围绕第一栅极的边缘设置隔离件的方式来使得薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘。而是在第一基板10和第二基板20之间形成压力导电材料，从而将第一栅极102和第二栅极202间隔开，且压力导电材料在被施加等于或超过预定压力时导电。从而可得到例如实施例二所述的薄膜晶体管传感器。有关压力导电材料可参见实施例二的描述，在此不再赘述。
有以下几点需要说明：
(1)除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
(2)本发明实施例附图中，只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(3)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
(4)在不冲突的情况下，本发明不同的实施例及同一实施例中的不同特征可以相互组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种薄膜晶体管传感器，包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，其中，
所述第一基板包括第一柔性衬底基板和设置在所述第一柔性衬底基板内侧上的第一栅极，
所述第二基板包括第二柔性衬底基板以及设置在所述第二柔性衬底基板内侧上的第二栅极；
所述第二栅极与所述第一栅极至少部分正对且在所述薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘；
在所述第一柔性衬底基板上还设置有与所述第一栅极正对的有源层以及与所述有源层电连接的源极和漏极。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管传感器，还包括设置在所述第一基板和所述第二基板之间的隔离件，从而将所述第一栅极和所述第二栅极间隔开。
3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述隔离件围绕所述第一栅极的边缘设置。
4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述第一基板、所述第二基板和所述隔离件构成一密闭空间，所述密闭空间内设有空气、氮气或惰性气体。
5.根据权利要求3所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述隔离件包括多个分散的子隔离件。
6.根据权利要求2所述的薄膜晶体管传感器，其中，在所述第一栅极面向所述第二栅极的一侧设置第一增厚层，和/或者，在所述第二栅极面向所述第一栅极的一侧设置第二增厚层，
所述第一增厚层的厚度、所述第二增厚层的厚度或者所述第一增厚层和所述第二增厚层的厚度之和小于所述第一栅极与所述第二栅极之间的间距。
7.根据权利要求6所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述第一增厚层与所述第一栅极一体成形，和/或者，所述第二增厚层与所述第二栅极一体成形。
8.根据权利要求1所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述第一栅极和所述第二栅极的材质包括金属或炭黑。
9.根据权利要求1所述的薄膜晶体管传感器，还包括设置在所述第一基板和所述第二基板之间的压力导电材料，从而将所述第一栅极和所述第二栅极间隔开，且所述压力导电材料在被施加等于或超过预定压力时导电。
10.根据权利要求1-9任一项所述的薄膜晶体管传感器，其中，在所述第一柔性衬底基板的内侧或外侧上设置所述源极、所述漏极和所述有源层。
11.根据权利要求2所述的薄膜晶体管传感器，其中，在所述第一柔性衬底基板的内侧上设置所述源极、所述漏极和所述有源层，并且在所述第一栅极与所述源极、所述漏极和所述有源层之间设置柔性栅极绝缘层，所述柔性栅极绝缘层与所述隔离件一体成形。
12.根据权利要求2所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述隔离件的材质包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
13.根据权利要求1-9任一项所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述有源层材质包括半导体性碳纳米管或有机半导体材料。
14.根据权利要求1-9任一项所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述源极和漏极的材质包括金属性碳纳米管或金属。
15.根据权利要求1-9任一项所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述第一柔性衬底基板和/或第二柔性衬底基板的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
16.一种薄膜晶体管传感器的制备方法，包括：
在第一柔性衬底基板内侧上形成第一栅极以制备第一基板；
在第二柔性衬底基板内侧上形成第二栅极以制备第二基板；
在所述第一柔性衬底基板上还形成有与所述第一栅极正对的有源层以及与所述有源层电连接的源极和漏极；
将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述第二栅极与所述第一栅极至少部分正对且在所述薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘。
17.根据权利要求16所述的薄膜晶体管传感器的制备方法，还包括形成设置在所述第一基板和所述第二基板之间的隔离件，从而将所述第一栅极和所述第二栅极间隔开。
18.根据权利要求16所述的薄膜晶体管传感器的制备方法，还包括形成设置在所述第一基板和所述第二基板之间的压力导电材料，从而将所述第一栅极和所述第二栅极间隔开，且所述压力导电材料在被施加等于或超过预定压力时导电。
19.根据权利要求17所述的薄膜晶体管传感器的制备方法，在所述第一柔性衬底基板的内侧上形成所述源极、所述漏极和所述有源层，并且在所述第一栅极与所述源极、所述漏极和所述有源层之间形成柔性栅极绝缘层，所述柔性栅极绝缘层与所述隔离件一体成形。
20.根据权利要求17所述的薄膜晶体管传感器的制备方法，其中，在所述第一栅极面向所述第二栅极的一侧形成第一增厚层，和/或者，在所述第二栅极面向所述第一栅极的一侧形成第二增厚层，所述第一增厚层的厚度、所述第二增厚层的厚度或者所述第一增厚层和所述第二增厚层的厚度之和小于所述第一栅极与所述第二栅极之间的间距。
21.根据权利要求20所述的薄膜晶体管传感器，其中，所述第一增厚层与所述第一栅极一体成形，和/或者，所述第二增厚层与所述第二栅极一体成形。
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