CN105610524B - 一种有机柔性薄膜微波信号检测器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种有机柔性薄膜微波信号检测器及其制作方法，其特征在于，包括柔性衬底(1)、第一天线臂(201)、第二天线臂(202)、导线(203)、P型层(301)、N型层(302)、贴片电阻(4)、贴片电容(5)和绝缘层(6)；该有机柔性薄膜微波信号检测器采用的天线臂可用于检测周围环境的微波信号，电容和电阻可将微波信号转换为电信号，通过外部电路可反映出实际反馈的信息，传感器结构采用有机薄膜的形式，其形状面积任意，可以贴附于物体表面，且能将其他有机器件集成在同一柔性薄膜上。

Description

一种有机柔性薄膜微波信号检测器及其制作方法

【技术领域】

本发明属于微波半导体器领域，特别涉及一种可检测微波信号的有机传感器件。

【背景技术】

近些年来，由于半导体行业的发展，微波半导体器件涉及范围迅速扩大，在军事领域中涉及雷达、导航、电子对抗等，除此之外还包括微波中继通信、卫星通信、移动通信、无线电话、卫星直播电视、无线电缆电视、安全防范等众多的商用领域。

微波信号检测器应用范围十分广泛，包括防盗报警、车速监测、固化度测量、含水量检测、生物温度检测等。现有的微波信号检测器几乎采用无机材料制成，然而无机材料受到形状固定，成本高等限制；柔性薄膜制成的微波信号检测器具有可弯曲，形状面积不收限，制备工艺简单，成本低等优势；且由于有机薄膜器件的发展，有机柔性薄膜微波信号检测器可同其他有机器件集成在一个薄膜衬底上；本发明采用柔性薄膜材料制作的薄膜微波信号检测器是在未来有机器件中必不可少的。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种有机柔性薄膜微波信号检测器及其制作方法。

一种有机柔性薄膜微波信号检测器及其制作方法，其特征在于，包括柔性衬底(1)、第一天线臂(201)、第二天线臂(202)、导线(203)、P型层(301)、N型层(302)、贴片电阻(4)、贴片电容(5)和绝缘层(6)；该传感器中，构成柔性衬底的材料为苯二甲酸乙二酯(PET)或聚酰亚胺(PI)；构成第一天线臂、第二天线臂和导线的材料包括导电油墨、PEDOT、金、铝、ITO中的一种或多种；构成P型层的材料包括并五苯、PDPP2T-TT-OD、酞菁铜、FTTF、P3HT中的一种或多种；构成N型层的材料包括C₆₀、[6，6]-苯基-C61丁酸辛酯、聚(2，5-二(3，7-二甲基辛氧基)氰基对苯二亚甲基)中的一种或多种；构成绝缘层的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、苯并环丁烯(BCB)、聚乙烯苯酚(PVP)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或多种；

其中：导线在放置贴片电阻和贴片电容处有具有空位，可通过贴片电阻和贴片电容连接；P型层和N型层并列排布，第一天线臂和第二天线臂分别位于P型层和N型层两侧；贴片电阻和贴片电容位于柔性衬底之上，通过导线与第一天线臂和第二天线臂相连接。绝缘层覆盖于P型层、N型层、第一天线臂和第二天线臂之上，且第一天线臂和第二天线臂延伸出绝缘层。

本发明提供的制备上述柔性有机薄膜湿度传感器的方法，包括如下步骤：

1)将柔性衬底(1)依次放入乙醇、丙酮、去离子水溶液中超声清洗10min，清洗过后用氮气吹干；

2)在清洗过后的柔性衬底(1)上制备第一天线臂(201)、第二天线臂(202)和导线(203)；

3)在制作好的第一天线臂(201)和第二天线臂(202)中间制备P型层(301)和N型层(302)；

4)在制备好的P型层(301)和N型层(302)上方制备绝缘层(6)；

5)将贴片电阻(4)和贴片电阻(5)贴在导线(203)空位处。

上述制备方法的步骤1)中，柔性衬底可以通过商业途径购买得到，制备第一天线臂、第二天线臂和导线的方法为光刻、打印、真空蒸度、磁控溅射中的一种或几种；制备P型层和N型层的方法为真空热蒸发；制备绝缘层的方法为旋涂。

本发明的技术分析：

该有机柔性薄膜微波信号检测器采用的天线臂可用于检测周围环境的微波信号，通过外部电路可反映出实际反馈的信息，传感器结构采用有机薄膜的形式，其形状面积任意，可以贴附于物体表面，且可将其他有机器件集成在同一柔性薄膜上，是有机半导体电路中必不可少的一个组成部分。

【附图说明】

图1为本发明提供的一种有机柔性薄膜微波信号检测器的俯视图，图2为本发明提供的一种有机柔性薄膜微波信号检测器沿图1虚线部分的切面图。

图中，1为柔性衬底、201为第一天线臂、202为第二天线臂、203为导线、301为P型层、302为N型层、4为贴片电阻、5为贴片电容、6为绝缘层。

【具体实施方式】

为使本发明的内容更加容易理解，以下结合附图和具体实施方式作进一步描述。

实施例1

如图1所示，本发明基于有机二极管的柔性微波能量转换器包括：包括柔性衬底(1)、第一天线臂(201)、第二天线臂(202)、导线(203)、贴片电阻(4)、贴片电容(5)和绝缘层(6)，如图2所示绝缘层覆盖着P型层(301)、N型层(302)；第一天线臂和第二天线臂可将周边环境中的微波信号转化成电信号，电容和电阻可将天线接收到的信号储存并可连接外部电路反映出实际信息。

制造上述基于有机二极管的柔性微波能量转换器的方法，包括以下步骤：

1)将柔性衬底PI依次放入乙醇、丙酮、去离子水溶液中超声清洗10min，清洗过后用氮气吹干；

2)在清洗过后的柔性衬底上通过磁控溅射的方式制备一层金属铝，磁控溅射的工作气压为0.2帕斯卡，溅射功率为160瓦，沉积时间为20分钟；

3)旋涂一层光刻胶，旋涂速度为6000转/分，旋涂时间为60秒，烘干后依此通过曝光、去胶、腐蚀形成第一天线臂、第二天线臂和导线；

4)在制作好的第一天线臂和第二天线臂中间通过真空热蒸发的方式制备P型层和N型层，其中P型层采用并五苯，真空度为8×10^-3帕斯卡以下，蒸镀速率为0.2埃/秒；N型层采用C₆₀真空度为4×10^-1帕斯卡以下，蒸镀速率为0.1埃/秒；

5)在制备好的P型层和N型层上方通过旋涂的方式制备绝缘层，绝缘层材料采用PVA，旋涂速度为4500转/分，旋涂时间为60秒；

6)将贴片电阻和贴片电容贴在导线空位处。

实施例2

按照与实施例1完全相同的制备方法，仅将步骤2)中的磁控溅射改为打印，在与上述实施例完全相同的制备条件下得到有机柔性薄膜微波信号检测器，该传感器的形貌以及器件性能与实施例1相同。

实施例3

按照与实施例1完全相同的制备方法，仅将步骤2)中的磁控改为真空蒸度，在与上述实施例完全相同的制备条件下得到有机柔性薄膜微波信号检测器，该传感器的形貌以及器件性能与实施例1相同。

Claims (3)

1.一种有机柔性薄膜微波信号检测器，其特征在于，包括柔性衬底(1)、第一天线臂(201)、第二天线臂(202)、导线(203)、P型层(301)、N型层(302)、贴片电阻(4)、贴片电容(5)和绝缘层(6)；其中：

导线(203)在放置贴片电阻(4)和贴片电容(5)处有具有空位，通过贴片电阻(4)和贴片电容(5)连接；

P型层(301)和N型层(302)并列排布，第一天线臂(201)和第二天线臂(202)分别位于P型层(301)和N型层(302)两侧；

贴片电阻(4)和贴片电容(5)位于柔性衬底(1)之上，分别通过导线(203)与第一天线臂(201)和第二天线臂(202)相连接；

绝缘层(6)覆盖于P型层(301)、N型层(302)、第一天线臂(201)和第二天线臂(202)之上，且第一天线臂(201)和第二天线臂(202)延伸出绝缘层(6)；

其中构成柔性衬底(1)的材料为苯二甲酸乙二酯或聚酰亚胺；

其中构成第一天线臂(201)、第二天线臂(202)和导线(203)的材料包括导电油墨、PEDOT、金、铝、ITO中的一种或多种；

其中构成P型层(301)的材料包括并五苯、PDPP2T-TT-OD、酞菁铜、P3HT中的一种或多种；

其中构成N型层(302)的材料包括C60、[6，6]-苯基-C61丁酸辛酯、聚( 2，5-二( 3，7-二甲基辛氧基)氰基对苯二亚甲基)中的一种或多种；

其中构成绝缘层(6)的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、苯并环丁烯、聚乙烯苯酚、聚苯乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种。

2.一种制作如权利要求1所述有机柔性薄膜微波信号检测器的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1 )将柔性衬底(1)依次放入乙醇、丙酮、去离子水溶液中超声清洗10min，清洗过后用氮气吹干；

2 )在清洗过后的柔性衬底(1)上制备第一天线臂(201)、第二天线臂(202)和导线(203)；

3 )在制作好的第一天线臂(201)和第二天线臂(202)中间制备P型层(301)和N型层(302)；

4 )在制备好的P型层(301)和N型层(302)上方制备绝缘层(6)；

5 )将贴片电阻(4)和贴片电容(5)贴在导线(203)空位处,所述的贴片电阻(4)和贴片电容(5)位于柔性衬底(1)之上，通过导线(203)与第一天线臂(201)和第二天线臂(202)相连接。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤2 )中，制备第一天线臂(201)、第二天线臂(202)和导线(203)的方法为光刻、打印、真空蒸镀、磁控溅射中的一种或几种；

所述的步骤3 )中，制备P型层(301)和N型层(302)的方法为真空热蒸发；

所述的步骤4 )中，制备绝缘层(6)的方法为旋涂。