CN105841850A - 一种压电传感器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电传感器及其制作方法，用以实现全方位的压力感测。本发明提供的压电传感器，包括第一电极层、第二电极层和位于第一电极层与第二电极层之间的压电薄膜层，所述压电传感器还包括：用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，所述第一功能模块和所述第二功能模块分别与所述第二电极层相连接，其中，所述第一方向和第二方向相互垂直。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种压电传感器及其制作方法。
背景技术
硅电子器件是微电子科技中最重要的一类器件,它对上个世纪的科技发展起了重要的影响。而碳基电子器件在本世纪初，已经显示出巨大的技术潜能，特别是碳纳米管，由于其具有良好电学、光学和力学等性能，集各种物理化学性能于一体，目前医疗传感器、电子皮肤等诸多医疗及穿戴式器件，都尝试采用碳纳米管进行全柔性碳纳米管薄膜晶体管(CNT-TFT)的开发研究。
压电传感器是依据电介质压电效应研制的一类传感器。所谓压电效应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。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
现有的压电传感器，均是在硅芯片上完成所有的传感器元件相关的薄膜制作。硅芯片在制作压电薄膜层时，将采用高温600℃～700℃的Oven退火工艺，其余相关集成电路也将是采用传统半导体制程，这样最终将只能得到刚性压电传感器元件，并且，这些压电传感器也仅限于单方向上的压力感测。
综上所述，现有的压电传感器仅能实现单方向的压力感测，无法实现全方位的压力感测。
发明内容
本发明实施例提供了一种压电传感器及其制作方法，用以实现全方位的压力感测。
本发明实施例提供的一种压电传感器，包括第一电极层、第二电极层和位于第一电极层与第二电极层之间的压电薄膜层，所述压电传感器还包括：用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，所述第一功能模块和所述第二功能模块分别与所述第二电极层相连接，其中，所述第一方向和第二方向相互垂直。
本发明实施例提供的压电传感器，通过用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，分别与压电传感器中包括的第二电极层相连接，从而，当压电传感器受到不同方向上的压力时，可通过不同的功能模块感测不同方向上压力的变化，实现全方位的压力感测。
较佳地，所述第一功能模块包括第一薄膜晶体管TFT，所述第一TFT的源极连接所述第二电极层的第一电极接触端，漏极连接第一数据线，栅极连接第一栅极线；
所述第二功能模块包括第二TFT，所述第二TFT的源极连接所述第二电极层的第二电极接触端，漏极连接第二数据线，栅极连接第二栅极线；其中，所述第一TFT为P型TFT，所述第二TFT为N型TFT。
较佳地，所述第一TFT和所述第二TFT共用同一层碳纳米管薄膜作为导电沟道层。
通过同一层碳纳米管薄膜作为第一TFT和第二TFT共用的导电沟道层，在工艺制作上简单，并且由于碳纳米管具有优良的伸缩性、优秀的光电热性、较高的稳定性等特征，采用碳纳米管薄膜制作的TFT可实现更好的电学特性。
较佳地，形成所述第一TFT的源极和漏极的第一金属的功函数，大于形成所述第二TFT的源极和漏极的第二金属的功函数。
由于不同功函数的金属与碳纳米管薄膜相接触形成的载流子的势垒不同，因此可以实现不同方向的压力下压电传感器的第二电极层感应出的电荷去开启不同导电类型(即P型和N型)的TFT，进而通过该TFT实现该方向上的压力感测。
较佳地，所述第一TFT的源极和漏极，以及所述第二TFT的源极和漏极均与所述碳纳米管薄膜相接触；所述第一金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的价带之间的距离，小于所述第一金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的导带之间的距离；所述第二金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的导带之间的距离，小于所述第二金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的价带之间的距离。
较佳地，所述第一金属为钯Pd，所述第二金属为钪Sc。
较佳地，在形成所述第一TFT的源极和漏极的第一金属Pd的底部还包括金属钛Ti。
从而，提高了金属在碳纳米管薄膜上的粘附性和浸润性。
较佳地，所述金属Ti的厚度范围为0.2nm～0.8nm。
较佳地，所述压电传感器还包括一丝素蛋白衬底，所述第二电极层、所述第一功能模块和所述第二功能模块均位于所述丝素蛋白衬底之上。
由于丝素蛋白具有良好的生物兼容性和优良的力学性能，可实现柔性压电传感器的制作。
本发明实施例提供的一种压电传感器的制作方法，包括：
在衬底上由下至上依次制作第二电极层、压电薄膜层和第一电极层；以及在所述衬底上制作分别与所述第二电极层相连接的用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，其中，所述第一方向和第二方向相互垂直。
较佳地，采用电子束热蒸发的方法在所述衬底上由下至上依次制作所述第二电极层、压电薄膜层和第一电极层。
较佳地，所述第一功能模块包括第一薄膜晶体管TFT，所述第二功能模块包括第二TFT；
在所述衬底上制作分别与所述第二电极层相连接的用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，具体包括：
在所述衬底上制作所述第一TFT，以及在所述衬底上制作所述第二TFT，将所述第一TFT的源极与所述第二电极层上预先设置的第一电极接触端电连接，将所述第二TFT的源极与所述第二电极层上预先设置的第二电极接触端电连接；其中，所述第一TFT为P型TFT，所述第二TFT为N型TFT。
较佳地，采用同一层碳纳米管薄膜作为所述第一TFT和第二TFT共用的导电沟道层。
较佳地，采用溶液法制作所述碳纳米管薄膜。
较佳地，采用第一金属制作所述第一TFT的源极和漏极，采用第二金属制作所述第二TFT的源极和漏极，其中，所述第一金属的功函数大于所述第二金属的功函数。
较佳地，所述第一金属为钯Pd，所述第二金属为钪Sc。
较佳地，采用电子束热蒸发的方法制作所述第一金属和所述第二金属。
较佳地，所述衬底为丝素蛋白衬底，采用溶液法制作所述丝素蛋白衬底。
较佳地，采用溶液法将所述丝素蛋白衬底制作于固态的二甲基硅氧烷PDMS之上，在所述制作于所述PDMS之上的丝素蛋白衬底上制作完所述第二电极层、压电薄膜层、第一电极层、第一功能模块和第二功能模块之后，该方法还包括：将所述PMDS剥离。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种压电传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的压电传感器中受到不同方向上的压力时其第一电极层和第二电极层中的电荷变化示意图；
图3为本发明实施例提供的一种压电传感器的材料组成结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种压电传感器的元件电路示意图；
图5为本发明实施例提供的一种压电传感器检测压力感应的工作原理示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种压电传感器及其制作方法，用以实现全方位的压力感测。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
本发明实施例提供的一种压电传感器，包括第一电极层、第二电极层和位于第一电极层与第二电极层之间的压电薄膜层，所述压电传感器还包括：用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，所述第一功能模块和所述第二功能模块分别与所述第二电极层相连接，其中，所述第一方向和第二方向相互垂直。
所述第一方向，例如可以为垂直方向，所述第二方向，例如可以为水平方向。所述第一电极层，例如可以为上电极层，所述第二电极层，例如可以为下电极层。
作为一种实现方式，所述第一功能模块可以包括第一薄膜晶体管(ThinFilm Transistor，TFT)，所述第一TFT的源极连接所述第二电极层的第一电极接触端，漏极连接第一数据线，栅极连接第一栅极线；
所述第二功能模块可以包括第二TFT，所述第二TFT的源极连接所述第二电极层的第二电极接触端，漏极连接第二数据线，栅极连接第二栅极线；其中，所述第一TFT为P型TFT，所述第二TFT为N型TFT。
这样，当压电传感器中的压电薄膜层受到一个方向上的压力后，在第一电极层和第二电极层上会产生正负相反的电荷，随着施加的压力的方向不同，在第二电极层上产生的电荷的正负也会发生相应地变化，从而，根据第二电极层上正负电荷的变化，可以开启相应的导电类型(P型或N型)的TFT进行工作，从而通过处于工作状态的TFT就可以感测出相应方向上的压力。
较佳地，所述第一TFT和所述第二TFT共用同一层碳纳米管薄膜作为导电沟道层。
较佳地，当所述第一TFT为P型TFT，所述第二TFT为N型TFT时，形成所述第一TFT的源极和漏极的第一金属的功函数，大于形成所述第二TFT的源极和漏极的第二金属的功函数。
当采用不同功函数的金属作为源漏电极时，不同功函数的金属与导电沟道层相接触形成的载流子的势垒不同，例如可以形成电子势垒或者空穴势垒，电子势垒即对电子的阻挡作用比较大，空穴势垒即对空穴的阻挡作用比较大，因此可以实现不同方向的压力下压电传感器的第二电极层感应出的电荷去开启不同导电类型(即P型和N型)的TFT，进而通过该TFT实现该方向上的压力感测。
较佳地，所述第一TFT的源极和漏极，以及所述第二TFT的源极和漏极均与所述碳纳米管薄膜相接触；所述第一金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的价带之间的距离，小于所述第一金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的导带之间的距离；所述第二金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的导带之间的距离，小于所述第二金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的价带之间的距离。
例如，第一TFT为P型TFT，第二TFT为N型TFT，第一TFT的源极和漏极均采用金属钯(Pd)，Pd的功函数为5.1eV，第二TFT的源极和漏极均采用金属钪(Sc)，Sc的功函数为3.3eV，第一TFT和第二TFT共用同一层碳纳米管薄膜作为导电沟道层，本征碳纳米管的费米能级为4.5eV。并且，由于金属Pd的费米能级与碳纳米管的价带之间的距离，小于金属Pd的费米能级与碳纳米管的导带之间的距离，也就是金属Pd的费米能级相对靠近碳纳米管的价带，因此，当金属Pd与碳纳米管相接触时，在两者的接触处，会形成电子势垒，该电子势垒对电子的阻挡非常大，而对于空穴的阻挡较小，这样，若所述压电薄膜层受到第一方向的压力后，若第二电极层积累的电荷为正电荷(可以理解为是空穴)，该正电荷就很容易通过由金属Pd形成的源极而注入碳纳米管，进而在第一TFT内形成空穴电流，使得第一TFT开启。由于金属Sc的费米能级与碳纳米管的导带之间的距离，小于Pd的费米能级与碳纳米管的价带之间的距离，也就是金属Sc的费米能级相对靠近碳纳米管的导带，因此，当金属Sc与碳纳米管相接触时，在两者的接触处，会形成空穴势垒，该空穴势垒对空穴的阻挡非常大，而对于电子的阻挡较小，这样，若所述压电薄膜层受到第二方向的压力后，若第二电极层积累的电荷为负电荷(可以理解为是电子)，该负电荷就很容易通过由金属Sc形成的源极而注入碳纳米管，进而在第二TFT内形成电子电流，使得第二TFT开启。
较佳地，所述压电传感器还包括一丝素蛋白衬底，所述第二电极层、所述第一功能模块和所述第二功能模块均位于所述丝素蛋白衬底之上。
作为一种实现方式，本发明实施例提供的压电传感器的结构如图1所示。其中包括丝素蛋白衬底11，以及在丝素蛋白衬底11之上的第二电极层12、压电薄膜层13、第一电极层14和第一TFT 15、第二TFT 16。第一TFT 15为P型TFT，包括源极(Source)，为了与第二TFT 16的源极相区分，在图中用Source-1表示；漏极(Drain)，为了与第二TFT 16的漏极相区分，在图中用Drain-1表示；栅极(Gate)，为了与第二TFT 16的栅极相区分，在图中用Gate-1表示；碳纳米管(CNT)导电沟道(Channel)层，与第二TFT 16共用；栅绝缘层(GI)17，与第二TFT 16共用。第二TFT 16为N型TFT，包括源极，在图中用Source-2表示；漏极，在图中用Drain-2表示；栅极，在图中用Gate-2表示；CNT导电沟道层，与第一TFT 15共用；栅绝缘层17，与第一TFT 15共用。
其中，Source-1与第二电极层12的一个电极接触端相连接，该电极接触端向Source-1提供负的电源电压(VDD-1)，Drain-1连接第一数据线(BL-1)，Gate-1连接第一栅极线(WL-1)；Source-2与第二电极层12的另一个电极接触端相连接，该电极接触端向Source-2提供正的电源电压(VDD-2)，Drain-2连接第二数据线(BL-2)，Gate-2连接第二栅极线(WL-2)。
图2所示为本发明实施例提供的压电传感器受到不同方向上的压力时其第一电极层14和第二电极层12中的电荷变化示意图。
当本发明实施例提供的压电传感器受到不同方向上的压力作用时，压电薄膜层13中的晶体将产生压缩变形，正负离子相对位置随之变动，具体如下：
1)当压电传感器受到垂直方向上的压力作用时，第二电极层12积累正电荷，第一电极层14积累负电荷，如图2中的(a)所示；
2)当压电传感器受到水平方向上的压力作用时，第二电极层12积累负电荷，第一电极层14积累正电荷，如图2中的(b)所示。
图3所示为本发明实施例提供的一种压电传感器的材料组成结构示意图。
本发明实施例提供的压电传感器的每一部分选用的材料如图3中所示，分别为：
该压电传感器的衬底11为丝素蛋白(Silk fibroin)衬底，即衬底11的材料选用丝素蛋白。其中，丝素蛋白为从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，具有良好的生物兼容性和优良的力学性能，可以经过不同处理得到不同形态，如溶液，膜及凝胶等。利用丝素蛋白作为压电传感器的衬底，可制作为全柔性的薄膜压电传感器。
该丝素蛋白衬底11上的第二电极层12和第一电极层14的材料选用金属钯(Pt)或钛(Ti)，第二电极层12和第一电极层14之间的压电薄膜层13的材料选用聚偏氟乙烯(PVDF)。其中，PVDF为有机压电材料，拥有极强的压电效应，柔韧性好、低密度、低阻抗、无毒、化学稳定性好，具备非常好的生物兼容性，已经应用于植入式医疗传感器。当然，压电薄膜层也可以选用其他的材料，例如锆钛酸钡(BZT)或锆钛酸铅(PZT)等。
该丝素蛋白衬底11上的第一TFT 15和第二TFT 16采用同一层碳纳米管薄膜作为共用的导电沟道层。其中，碳纳米管具有优良的伸缩性，其光电性能非常优秀。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，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。具体地，本发明实施例中，选用碳纳米管中的一种类型材料：高纯半导体型单壁碳纳米管(SC-SWNT)作为第一TFT 15和第二TFT 16共用的导电沟道层。
第一TFT 15的源极(Source-1)和漏极(Drain-1)选用的材料为金属Pd，厚度为70nm，并且在制作源极和漏极时，在金属Pd的底部增加一定厚度的金属钛(Ti)，以提高金属在碳纳米管薄膜上的粘附性和浸润性，其中，金属Ti的厚度范围可以为0.2nm～0.8nm，本实施例中，Ti的厚度选为0.5nm。第一TFT15的栅极(Gate-1)选用的材料为金属Pd。
第二TFT 16的源极(Source-2)和漏极(Drain-2)选用的材料为金属Sc，厚度为30nm，第二TFT 16的栅极(Gate-2)选用的材料为金属Pd。
其中，金属Ti、Pd、Pt均为生物相容性较好的金属元素。
第一TFT 15和第二TFT 16共用的栅绝缘层(GI)17选用的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
基于图3所示的压电传感器，其具体的工作原理如下：
当施加垂直方向上的压力(参见图3中所示的上下压力感应)时，第二电极层12积累空穴，此时VDD-1为负电压，该负电压可提供为第一TFT 15的源漏电压(Vds)。由于第一TFT 15的源极(Source-1)和漏极(Drain-1)选用的材料为金属Pd，Pd与碳纳米管薄膜层的接触处形成电子势垒，该电子势垒对电子的阻挡很大，而对于空穴的阻挡很小，可以理解为第一TFT 15的源漏电极与碳纳米管的价带形成对空穴的无势垒接触，当向Gate-1输入负电压信号时，作为导电沟道的碳纳米管中形成空穴积累，由于第一TFT 15的源漏电极与碳纳米管的接触处形成的势垒对空穴阻挡较小，因此，第二电极层12中的空穴很容易被注入并且通过碳纳米管进而形成空穴电流，使得P型的第一TFT 15开启其工作状态，施加压力产生的压电信号相应地转化为电流信号。而此时，由于第二TFT 16的源极(Source-2)和漏极(Drain-2)选用的材料为金属Sc，Sc与碳纳米管薄膜层的接触处形成空穴势垒，该空穴势垒对空穴的阻挡很大，使得第二电极层12中的空穴无法通过Source-2进入碳纳米管，因此，第二TFT 16此时处于关断状态。从而，通过第一TFT 15，就可以感测到外界施加的垂直方向的压力。
当施加水平方向上的压力(参见图3中所示的左右压力感应)时，第二电极层12积累电子，此时VDD-2为正电压，该正电压可提供为第二TFT 16的源漏电压(Vds)。由于第二TFT 16的源极(Source-2)和漏极(Drain-2)选用的材料为金属Sc，Sc与碳纳米管薄膜层的接触处形成空穴势垒，该空穴势垒对空穴的阻挡很大，而对于电子的阻挡很小，可以理解为第二TFT 16的源漏电极与碳纳米管的导带形成对电子的无势垒接触，当向Gate-2输入正电压信号时，作为导电沟道的碳纳米管中形成电子积累，由于第二TFT 16的源漏电极与碳纳米管的接触处形成的势垒对电子阻挡较小，因此，第二电极层12中的电子很容易被注入并且通过碳纳米管进而形成电子电流，使得N型的第二TFT 16开启其工作状态，施加压力产生的压电信号相应地转化为电流信号。而此时，由于第一TFT 15的源极(Source-1)和漏极(Drain-1)与碳纳米管薄膜层的接触处形成电子势垒，该电子势垒对电子的阻挡很大，使得第二电极层12中的电子无法通过Source-1进入碳纳米管，因此，第一TFT 15此时处于关断状态。从而，通过第二TFT 16，就可以感测到外界施加的水平方向的压力。
图4为本发明实施例提供的一种压电传感器的元件电路示意图。
其中，Sensor表示由第一电极层、压电薄膜层和第二电极层组成的常规压力传感器，该Sensor与TFT的源极(简称S)相连接。当WL为高电位时，与WL相连接的存储单元打开，此时BL上就可以读或写数据到存储单元。
图5为本发明实施例提供的一种压电传感器检测压力感应的工作原理示意图。
其中，横轴表示栅极电压(VGS)，纵轴表示源漏电流(IDS)。可以看出，当没有施加压力时，IDS为0；当在一个方向上施加压力时，IDS不为0，并且随，VGS的变化而变化。
需要说明的是，图5所示为压电传感器中的P型TFT开启并检测压力的工作原理示意图，压电传感器中的N型TFT开启并检测压力的工作原理与P型TFT类似，在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种压电传感器的制作方法，该方法包括：
在衬底上由下至上依次制作第二电极层、压电薄膜层和第一电极层；以及在所述衬底上制作分别与所述第二电极层相连接的用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，其中，所述第一方向和第二方向相互垂直。
所述第一方向例如可以为垂直方向，所述第二方向例如可以为水平方向。
其中，在衬底上制作第二电极层、压电薄膜层、第一电极层，与制作第一功能模块和第二功能模块的顺序并无严格要求，可以是制作完第二电极层、压电薄膜层、第一电极层之后，制作第一功能模块和第二功能模块，也可以是制作完第一功能模块和第二功能模块之后，制作第二电极层、压电薄膜层、第一电极层。
较佳地，采用电子束热蒸发的方法在所述衬底上由下至上依次制作所述第二电极层、压电薄膜层和第一电极层。
较佳地，所述第一功能模块包括第一薄膜晶体管TFT，所述第二功能模块包括第二TFT；
在所述衬底上制作分别与所述第二电极层相连接的用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，具体包括：
在所述衬底上制作所述第一TFT，以及在所述衬底上制作所述第二TFT，将所述第一TFT的源极与所述第二电极层上预先设置的第一电极接触端电连接，将所述第二TFT的源极与所述第二电极层上预先设置的第二电极接触端电连接；其中，所述第一TFT为P型TFT，所述第二TFT为N型TFT。
较佳地，采用同一层碳纳米管薄膜作为所述第一TFT和第二TFT共用的导电沟道层。
较佳地，采用溶液法制作所述碳纳米管薄膜。其中，溶液法例如可以是浸泡、旋涂，喷墨打印等方式。
较佳地，采用第一金属制作所述第一TFT的源极和漏极，采用第二金属制作所述第二TFT的源极和漏极，其中，所述第一金属的功函数大于所述第二金属的功函数。
较佳地，所述第一金属为Pd，所述第二金属为Sc。
较佳地，采用电子束热蒸发的方法制作所述第一金属和所述第二金属。
较佳地，所述第一TFT和第二TFT共用栅绝缘层(GI)，栅绝缘层可采用溶液法制作，例如浸泡、旋涂，喷墨打印等。
较佳地，所述衬底为丝素蛋白衬底，采用溶液法制作所述丝素蛋白衬底。
其中，在制作上述压电传感器时，所有图形化过程均可以采用光刻工艺制作完成。在衬底上制作各功能部件时，衬底可以保持低温，从而可以与柔性制程兼容。
较佳地，采用溶液法将所述丝素蛋白衬底制作于固态的二甲基硅氧烷(PDMS)之上，在所述制作于所述PDMS之上的丝素蛋白衬底上制作完所述第二电极层、压电薄膜层、第一电极层、第一功能模块和第二功能模块之后，该方法还包括：将所述PMDS剥离。从而完成真正柔性的高性能医用级全方位感测薄膜压电传感器的制作。
本发明实施例提供的压电传感器，作为一种柔性的动态应变传感器，可应用于医疗，汽车电子，运动追踪系统等领域。尤其适用于可穿戴设备领域，医疗体外或植入人体内部的监测及治疗使用，或者应用于人工智能的电子皮肤等领域。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (16)
1.一种压电传感器，其特征在于，所述压电传感器包括第一电极层、第二电极层和位于第一电极层与第二电极层之间的压电薄膜层，所述压电传感器还包括：用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，所述第一功能模块和所述第二功能模块分别与所述第二电极层相连接，其中，所述第一方向和第二方向相互垂直。
2.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述第一功能模块包括第一薄膜晶体管TFT，所述第一TFT的源极连接所述第二电极层的第一电极接触端，漏极连接第一数据线，栅极连接第一栅极线；
所述第二功能模块包括第二TFT，所述第二TFT的源极连接所述第二电极层的第二电极接触端，漏极连接第二数据线，栅极连接第二栅极线；其中，所述第一TFT为P型TFT，所述第二TFT为N型TFT。
3.根据权利要求2所述的压电传感器，其特征在于，所述第一TFT和所述第二TFT共用同一层碳纳米管薄膜作为导电沟道层。
4.根据权利要求3所述的压电传感器，其特征在于，形成所述第一TFT的源极和漏极的第一金属的功函数，大于形成所述第二TFT的源极和漏极的第二金属的功函数。
5.根据权利要求4所述的压电传感器，其特征在于，所述第一TFT的源极和漏极，以及所述第二TFT的源极和漏极均与所述碳纳米管薄膜相接触；所述第一金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的价带之间的距离，小于所述第一金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的导带之间的距离；所述第二金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的导带之间的距离，小于所述第二金属的费米能级与所述碳纳米管薄膜的价带之间的距离。
6.根据权利要求5所述的压电传感器，其特征在于，所述第一金属为钯Pd，所述第二金属为钪Sc。
7.根据权利要求6所述的压电传感器，其特征在于，在形成所述第一TFT的源极和漏极的第一金属Pd的底部还包括金属钛Ti。
8.根据权利要求7所述的压电传感器，其特征在于，所述金属Ti的厚度范围为0.2nm～0.8nm。
9.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述压电传感器还包括一丝素蛋白衬底，所述第二电极层、所述第一功能模块和所述第二功能模块均位于所述丝素蛋白衬底之上。
10.一种如权利要求1至9任一权项所述的压电传感器的制作方法，其特征在于，该方法包括：
在衬底上由下至上依次制作第二电极层、压电薄膜层和第一电极层；以及在所述衬底上制作分别与所述第二电极层相连接的用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，其中，所述第一方向和第二方向相互垂直。
11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，采用电子束热蒸发的方法在所述衬底上由下至上依次制作所述第二电极层、压电薄膜层和第一电极层。
12.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述第一功能模块包括第一薄膜晶体管TFT，所述第二功能模块包括第二TFT；
在所述衬底上制作分别与所述第二电极层相连接的用于感测第一方向上的压力的第一功能模块和用于感测第二方向上的压力的第二功能模块，具体包括：
在所述衬底上制作所述第一TFT，以及在所述衬底上制作所述第二TFT，将所述第一TFT的源极与所述第二电极层上预先设置的第一电极接触端电连接，将所述第二TFT的源极与所述第二电极层上预先设置的第二电极接触端电连接；其中，所述第一TFT为P型TFT，所述第二TFT为N型TFT。
13.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于，采用同一层碳纳米管薄膜作为所述第一TFT和第二TFT共用的导电沟道层，所述碳纳米管薄膜采用溶液法制作。
14.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于，采用第一金属制作所述第一TFT的源极和漏极，采用第二金属制作所述第二TFT的源极和漏极，其中，所述第一金属和所述第二金属均采用电子束热蒸发的方法制作。
15.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述衬底为丝素蛋白衬底，采用溶液法制作所述丝素蛋白衬底。
16.根据权利要求15所述的制作方法，其特征在于，采用溶液法将所述丝素蛋白衬底制作于固态的二甲基硅氧烷PDMS之上，在所述制作于所述PDMS之上的丝素蛋白衬底上制作完所述第二电极层、压电薄膜层、第一电极层、第一功能模块和第二功能模块之后，该方法还包括：将所述PMDS剥离。
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