CN106123928A - 一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器 - Google Patents

一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN106123928A
CN106123928A CN201610417269.9A CN201610417269A CN106123928A CN 106123928 A CN106123928 A CN 106123928A CN 201610417269 A CN201610417269 A CN 201610417269A CN 106123928 A CN106123928 A CN 106123928A
Authority
CN
China
Prior art keywords
otft
organic semiconductor
grid
phase inverter
sensor based
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610417269.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106123928B (zh
Inventor
郭小军
唐伟
李乔峰
黄钰坤
丁立
赵家庆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Lingzhi Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201610417269.9A priority Critical patent/CN106123928B/zh
Publication of CN106123928A publication Critical patent/CN106123928A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106123928B publication Critical patent/CN106123928B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，包括电接触端子以及设置于衬底之上的第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管，所述第一有机薄膜晶体管作为负载元件，采用有机半导体层埋在栅绝缘层下面的顶栅底接触型结构，所述第二有机薄膜晶体管作为传感元件实现各类传感功能，采用有机半导体层暴露在外面的底栅底接触型结构，该第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管公用同一栅绝缘层，组成互补反相器，所述电接触端子与所述第一有机薄膜晶体管连接。较之于单一有机薄膜晶体管传感器而言，本发明极大地提升了传感器的稳定性和降低了传感器的功耗，具有稳定性好、功耗低、结构简单、加工工序简化和制造成本低的优点。

Description

一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器
技术领域
本发明涉及一种电子器件，具体涉及一种只有敏感膜暴露在外面的基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，属于有机电子器件技术领域。
背景技术
有机薄膜晶体管(Organic thin-film transistor)相对于传统的无机晶体管而言，器件的机械柔韧性更加优异，加工成本更加低廉，对低成本、便携式传感器的应用具有十足的吸引力，有望成为物联网时代十分重要的器件技术之一。近年来，基于有机薄膜晶体管的传感器相继被开发出来，用以实现温度、化学离子、生物分子、人体生命特征信息等多种检测用途。为满足传感器对外界目标检测物的检测需要将有机半导体暴露出来，这使得其他功能电路(如负载电路、信号放大电路、转换电路等)的有机半导体在工艺制作过程中同样被暴露出来。但是，一方面，由于有机半导体材料的性能受环境干扰大，导致这些配套的功能电路因有机半导体暴露而具有较差的稳定性；另一方面，基于单一有机薄膜晶体管器件的传感器在正常工作时需要保持在常开的状态，因而不可避免的带来过高的功耗。因此，为了提高基于有机薄膜晶体管的传感器的工作稳定性以及降低器件过高的功耗，有必要提出一种新的器件结构解决方案。
发明内容
为克服现有的基于有机薄膜晶体管的传感器工作稳定性较差以及功耗较高的不足，本发明提供一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，其不仅能用来实现多种传感功能，而且具有非常低的功耗和优异的稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，包括电接触端子以及设置于衬底之上的第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管，所述第一有机薄膜晶体管作为负载元件，采用顶栅底接触型结构，所述第二有机薄膜晶体管作为传感元件，采用底栅底接触型结构，该第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管公用同一栅绝缘层，组成互补反相器，所述电接触端子与所述第一有机薄膜晶体管连接。
进一步地，所述的第一有机薄膜晶体管由下而上依次为第一有机薄膜晶体管源极/第二有机薄膜晶体管漏极、第一有机薄膜晶体管有机半导体、栅绝缘层和第一有机薄膜晶体管栅极；所述第二有机薄膜晶体管由下而上依次为第二有机薄膜晶体管栅极、栅绝缘层、第二有机薄膜晶体管源极/第二有机薄膜晶体管漏极和第二有机薄膜晶体管有机半导体；所述第一有机薄膜晶体管的源极与所述电接触端子连接。
进一步地，所述第二有机薄膜晶体管有机半导体经过修饰作为敏感膜，暴露在外面，以实现不同的传感应用。
进一步地，所述第一有机薄膜晶体管源极、第一有机薄膜晶体管漏极和第二有机薄膜晶体管栅极处于结构的同一层，所述第一有机薄膜晶体管栅极、第二有机薄膜晶体管源极和第二有机薄膜晶体管漏极处于结构的同一层。
进一步地，所述第一有机薄膜晶体管漏极与第二有机薄膜晶体管漏极相连，所述第一有机薄膜晶体管栅极与第二有机薄膜晶体管栅极相连，构成互补反相器结构。
进一步地，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体采用p型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体采用n型有机半导体，所述电接触端子作为电源端，所述第二有机薄膜晶体管源极作为接地端，所述第一有机薄膜晶体管栅极作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极作为输出端。
进一步地，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体采用n型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体采用p型有机半导体，所述电接触端子作为接地端，所述第二有机薄膜晶体管源极作为电源端，所述第一有机薄膜晶体管栅极作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极作为输出端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：器件工作稳定好，功耗低；器件结构简单，加工工序简化，制造成本低。所述第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管构成互补型结构的反相器，其静态功耗几乎为零，从而大大降低了传感器的功耗；此外仅有作为传感元件的第二有机薄膜晶体管有机半导体被暴露在外面，并且被设计和修饰实现各类传感功能，而作为负载元件的第一有机薄膜晶体管有机半导体被结构保护而避免与外界环境接触，从而提高了传感器的稳定性。
附图说明
图1是本发明的器件结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图中，001-衬底，002-栅绝缘层，101-第一有机薄膜晶体管栅极，102-第一有机薄膜晶体管源极，103-第一有机薄膜晶体管漏极，104-第一有机薄膜晶体管有机半导体，201-第二有机薄膜晶体管栅极，202-第二有机薄膜晶体管源极，203-第二有机薄膜晶体管漏极，204-第二有机薄膜晶体管有机半导体，301-第一通孔，302-第二通孔，303-第三通孔，401-电接触端子。
具体实施方式
为更好地理解本发明中的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。由于所述实施例为较佳实施方式，下面的描述仅以说明本发明的一般原则为目的，而不是用以限定本发明的范围。
本发明由一个p型有机薄膜晶体管和一个n型有机薄膜晶体管构成一个有机互补反相器，其中一个有机薄膜晶体管采用有机半导体层暴露在外面的底栅底接触型结构，以作为传感元件，另外一个有机薄膜晶体管采用有机半导体层埋在栅绝缘层下面的顶栅底接触型结构，以作为负载元件，两有机薄膜晶体管公用同一栅绝缘层。这种有机薄膜晶体管差异化的结构，使得传感元件的半导体被暴露在外面，从而被设计和修饰实现各类传感功能，而负载元件的半导体被保护，而避免了与外界环境接触，从而提高了传感器的稳定性。此外，两个有机薄膜晶体管恰好构成互补型结构的反相器，其静态功耗几乎为零，从而大大降低了传感器的功耗。
参照图1所示，图示基于有机薄膜晶体管反相器的传感器包括电接触端子401以及设置于衬底001之上的第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管。
请参阅图2，所述第一有机薄膜晶体管由依次由下而上堆叠的第一有机薄膜晶体管源极102和第一有机薄膜晶体管漏极103(处于同一层)、第一有机薄膜晶体管有机半导体104、栅绝缘层002以及第一有机薄膜晶体管栅极101构成，形成顶栅底接触型有机薄膜晶体管结构，作为负载元件。
所述第二有机薄膜晶体管由依次由下而上堆叠的第二有机薄膜晶体管栅极201、栅绝缘层002、第二有机薄膜晶体管源极202和第二有机薄膜晶体管漏极203(处于同一层)以及第二有机薄膜晶体管有机半导体204构成，形成底栅底接触型有机薄膜晶体管结构，作为传感元件。该第二有机薄膜晶体管有机半导体204作为敏感膜暴露在外面，通过对它的设计和修饰实现不同的传感应用。
所述第一有机薄膜晶体管漏极103与第二有机薄膜晶体管漏极203通过通孔301相连，所述第一有机薄膜晶体管源极102通过通孔302与所述电接触端子401相连，请参阅图,3，所述第一有机薄膜晶体管栅极101与第二有机薄膜晶体管栅极201通过通孔303相连，所述负载元件和传感元件采用同一栅绝缘层002，即所述第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管公用同一栅绝缘层002，从而所述负载元件和传感元件组成互补型反相器。所述通孔301、通孔302和通孔303均穿过所述栅绝缘层002。
请参照图2，所述第一有机薄膜晶体管源极102、第一有机薄膜晶体管漏极103和第二有机薄膜晶体管栅极201在器件结构中处于同一层，因而可采用同一制作工艺；所述第一有机薄膜晶体管栅极101、第二有机薄膜晶体管源极202和第二有机薄膜晶体管漏极203在器件结构中处于同一层，因而可采用同一制作工艺。因此简化了加工工序，降低了制造成本。
在一个实施例中，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体104采用p型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体204采用n型有机半导体，所述电接触端子401作为电源端，所述第二有机薄膜晶体管源极202作为接地端，所述第一有机薄膜晶体管栅极101作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极203作为输出端。
在另外一个实施例中，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体104采用n型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体204采用p型有机半导体，所述电接触端子401作为接地端，所述第二有机薄膜晶体管源极202作为电源端，所述第一有机薄膜晶体管栅极101作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极203作为输出端。

Claims (7)

1.一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，其特征在于，包括电接触端子以及设置于衬底之上的第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管，所述第一有机薄膜晶体管作为负载元件，采用顶栅底接触型结构，所述第二有机薄膜晶体管作为传感元件，采用底栅底接触型结构，该第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管公用同一栅绝缘层，组成互补反相器，所述电接触端子与所述第一有机薄膜晶体管连接。
2.根据权利要求1所述的基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，其特征在于，所述的第一有机薄膜晶体管由下而上依次为第一有机薄膜晶体管源极/第二有机薄膜晶体管漏极、第一有机薄膜晶体管有机半导体、栅绝缘层和第一有机薄膜晶体管栅极；所述第二有机薄膜晶体管由下而上依次为第二有机薄膜晶体管栅极、栅绝缘层、第二有机薄膜晶体管源极/第二有机薄膜晶体管漏极和第二有机薄膜晶体管有机半导体；所述第一有机薄膜晶体管的源极与所述电接触端子连接。
3.根据权利要求2所述的基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，其特征在于，所述第二有机薄膜晶体管有机半导体经过修饰作为敏感膜，暴露在外面，以实现不同的传感应用。
4.根据权利要求2所述的基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，其特征在于，所述第一有机薄膜晶体管源极、第一有机薄膜晶体管漏极和第二有机薄膜晶体管栅极处于结构的同一层，所述第一有机薄膜晶体管栅极、第二有机薄膜晶体管源极和第二有机薄膜晶体管漏极处于结构的同一层。
5.根据权利要求2所述的基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，其特征在于，所述第一有机薄膜晶体管漏极与第二有机薄膜晶体管漏极相连，所述第一有机薄膜晶体管栅极与第二有机薄膜晶体管栅极相连，构成互补反相器结构。
6.根据权利要求2所述的基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，其特征在于，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体采用p型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体采用n型有机半导体，所述电接触端子作为电源端，所述第二有机薄膜晶体管源极作为接地端，所述第一有机薄膜晶体管栅极作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极作为输出端。
7.根据权利要求2所述的基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，其特征在于，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体采用n型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体采用p型有机半导体，所述电接触端子作为接地端，所述第二有机薄膜晶体管源极作为电源端，所述第一有机薄膜晶体管栅极作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极作为输出端。
CN201610417269.9A 2016-06-15 2016-06-15 一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器 Active CN106123928B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610417269.9A CN106123928B (zh) 2016-06-15 2016-06-15 一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610417269.9A CN106123928B (zh) 2016-06-15 2016-06-15 一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106123928A true CN106123928A (zh) 2016-11-16
CN106123928B CN106123928B (zh) 2018-07-13

Family

ID=57270259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610417269.9A Active CN106123928B (zh) 2016-06-15 2016-06-15 一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106123928B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107369651A (zh) * 2017-07-17 2017-11-21 京东方科技集团股份有限公司 互补场效应晶体管及其制备方法和像素电路
CN107768519A (zh) * 2017-09-29 2018-03-06 国家纳米科学中心 反相器及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100079169A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Inverter, method of operating the same and logic circuit comprising inverter
CN104201175A (zh) * 2014-09-03 2014-12-10 东南大学 一种基于薄膜晶体管的反相器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100079169A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Inverter, method of operating the same and logic circuit comprising inverter
CN101714870A (zh) * 2008-10-01 2010-05-26 三星电子株式会社 反相器、操作反相器的方法以及包括反相器的逻辑电路
CN104201175A (zh) * 2014-09-03 2014-12-10 东南大学 一种基于薄膜晶体管的反相器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐伟等: "《喷墨打印银电极用于有机晶体管器件与电路》", 《印制电子技术 PRINTED ELECTRONICS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107369651A (zh) * 2017-07-17 2017-11-21 京东方科技集团股份有限公司 互补场效应晶体管及其制备方法和像素电路
CN107369651B (zh) * 2017-07-17 2020-03-27 京东方科技集团股份有限公司 互补场效应晶体管及其制备方法和像素电路
CN107768519A (zh) * 2017-09-29 2018-03-06 国家纳米科学中心 反相器及其制备方法
CN107768519B (zh) * 2017-09-29 2020-11-27 国家纳米科学中心 反相器及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106123928B (zh) 2018-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Polyelectrolyte dielectrics for flexible low‐voltage organic thin‐film transistors in highly sensitive pressure sensing
Zhu et al. Indium–gallium–zinc–oxide thin-film transistors: Materials, devices, and applications
Pang et al. Flexible transparent tribotronic transistor for active modulation of conventional electronics
Hong et al. Aerosol jet printed p-and n-type electrolyte-gated transistors with a variety of electrode materials: exploring practical routes to printed electronics
Yu et al. Vertical organic field-effect transistors for integrated optoelectronic applications
Kergoat et al. Tuning the threshold voltage in electrolyte-gated organic field-effect transistors
Lu et al. High mobility flexible graphene field-effect transistors with self-healing gate dielectrics
TWI407561B (zh) 一種壓力感測元件及其陣列
Stinner et al. Flexible, high-speed CdSe nanocrystal integrated circuits
CN105808001A (zh) 一种压感触摸屏及显示装置
He et al. Oxide-based thin film transistors for flexible electronics
Zhang Shooting flexible electronics
CN105590932B (zh) 一种基于柔性薄膜晶体管的cmos电路及其制作方法
CN108807546A (zh) 氧化物薄膜晶体管及其制造方法
US20180219151A1 (en) Piezoelectric sensors and methods for manufacturing the same
WO2019071702A1 (zh) Cmos反相器及阵列基板
Cao et al. High‐resolution monolithic integrated tribotronic InGaZnO thin‐film transistor array for tactile detection
CN105954322A (zh) 一种基于有机薄膜晶体管的生物/化学传感器
TW200623419A (en) Organic thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
Lai et al. Ultralow voltage pressure sensors based on organic FETs and compressible capacitors
CN106123928A (zh) 一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器
CN107644878B (zh) 反相器及其制作方法
CN110233156A (zh) 薄膜晶体管基板的制作方法及薄膜晶体管基板
Chang et al. Low-Temperature Solution-Processed n-Channel SnO2 Thin-Film Transistors and High-Gain Zero-V GS-Load Inverter
Bu et al. Liquid metal gated tribotronic transistors as an electronic gradienter for angle measurement

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220802

Address after: 200240 No. 800, Dongchuan Road, Shanghai, Minhang District

Patentee after: Guo Xiaojun

Address before: 200240 No. 800, Dongchuan Road, Shanghai, Minhang District

Patentee before: SHANGHAI JIAO TONG University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220830

Address after: Room 4008, Building 4, European and American Financial City, Cangqian Street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 311100

Patentee after: Hangzhou Lingzhi Technology Co.,Ltd.

Address before: 200240 No. 800, Dongchuan Road, Shanghai, Minhang District

Patentee before: Guo Xiaojun

TR01 Transfer of patent right