CN109425369B - 摩擦电子学晶体管及应用其的力、磁场传感器 - Google Patents

Abstract

摩擦电子学晶体管及应用其的力、磁场传感器，其中，摩擦电子学晶体管包括：场效应晶体管，包括：基底层；沟道层，位于基底层上表面；电极，位于沟道层上表面，包括独立分布的源极和漏极，源极和漏极的部分延伸出沟道层的边缘；绝缘摩擦层，位于电极上表面的部分区域及未被覆盖的沟道层上表面；以及移动摩擦层，位于绝缘摩擦层上方，通过移动改变与绝缘摩擦层的接触/分离状态。通过绝缘摩擦层与移动摩擦层之间的接触/分离状态的改变，摩擦起电产生静电势，以调控沟道层中载流子的输运，进而可调控漏、源电极之间电流的大小，从而有效替代传统晶体管中门电极的供电电压。

Description

摩擦电子学晶体管及应用其的力、磁场传感器

技术领域

本发明属于摩擦电子学领域，更具体地涉及一种摩擦电子学晶体管及应用其的力、磁场传感器。

背景技术

随着电子技术的迅速发展，电子设备的需求量不断增加，并朝着便携、透明、柔性、可穿戴和灵活的方向发展。而当今物联网迅猛发展又需要将外界环境与电子产品密切联系，柔性电子设备凭借其特殊的优点在可穿戴电子设备和人机交互领域受到广泛的关注。以场效应晶体管为基础的柔性电子设备能够有效的实现人机交互，在可穿戴电子设备，电子皮肤和智能传感领域具有巨大的应用前景。然而，传统的基于场效应晶体管的电子器件通常是由电信号触发或启动的，缺乏外部环境和电子设备之间的主动式动态交互机制。

发明内容

基于以上问题，本公开的主要目的在于提出一种摩擦电子学晶体管及应用其的力、磁场传感器，用于解决以上技术问题的至少之一。

为了实现上述目的，作为本公开的一个方面，提出一种摩擦电子学晶体管，包括：场效应晶体管及移动摩擦层，其中场效应晶体管包括：基底层；沟道层，位于基底层上表面；电极，位于沟道层上表面，包括独立分布的源极和漏极，源极和漏极的部分延伸出沟道层的边缘；绝缘摩擦层，位于电极上表面的部分区域及未被覆盖的沟道层上表面；以及移动摩擦层，位于绝缘摩擦层上方，通过移动改变与绝缘摩擦层的接触/分离状态。

在本公开的一些实施例中，上述沟道层的材质包括p/n型并五苯、p/n型石墨烯、氧化锌、聚噻吩、富勒烯、聚三芳胺、聚3-己基噻吩、聚2噻蒽并噻吩或二硫化钼。

在本公开的一些实施例中，上述绝缘摩擦层的材质与移动摩擦层的材质为位于摩擦电极序列不同位置的材料。

在本公开的一些实施例中，上述绝缘摩擦层相对于移动摩擦层的电极序为正，以使沟道层形成耗尽区；或者上述绝缘层相对于移动摩擦层的电极序为负，以使沟道层形成增强区。

在本公开的一些实施例中，上述绝缘摩擦层包括自下而上叠置的绝缘层和摩擦层，摩擦层的主体材质为摩擦材料；绝缘层的材质包括无机氧化物或高分子聚合物。

在本公开的一些实施例中，上述源极和漏极之间的间距为60～100μm；绝缘摩擦层的厚度为300～500nm。

在本公开的一些实施例中，上述移动摩擦层与绝缘摩擦层之间的分离距离的范围为0-20mm。

在本公开的一些实施例中，上述基底层的材质包括聚对苯二甲酸乙二酯塑料、聚酰亚胺膜、聚醚砜树脂，聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯或聚二甲基硅氧烷。

在本公开的一些实施例中，上述基底层表面镀有五氧化二钽。

为了实现上述目的，作为本公开的另一个方面，提出一种摩擦电子学晶体管力传感器，包括；上述的摩擦电子学晶体管；以使绝缘摩擦层和移动摩擦层在外力作用下改变接触/分离状态，通过对沟道电流的调控实现对外力的传感。

在本公开的一些实施例中，上述摩擦电子学晶体管力传感器，还包括支撑结构，置于移动摩擦层与绝缘摩擦层之间。

在本公开的一些实施例中，上述支撑结构置于移动摩擦层与绝缘摩擦层之间的边缘位置。

为了实现上述目的，作为本公开的另一个方面，提出一种摩擦电子学晶体管磁场传感器，包括：上述的摩擦电子学晶体管；设置于移动摩擦层上表面的磁性复合膜；使绝缘摩擦层和移动摩擦层在外界磁场作用下改变接触/分离状态，通过对沟道电流的调控实现对外界磁场的传感。

在本公开的一些实施例中，上述磁性复合膜包括磁性材料与高分子材料的混合物。

本公开提出的摩擦电子学晶体管及应用其的力、磁场传感器，具有以下有益效果：

1、通过绝缘摩擦层与移动摩擦层之间的接触/分离状态的改变，摩擦起电产生静电势，以调控沟道层中载流子的输运，进而调控漏、源电极之间电流的大小，从而有效替代传统晶体管中门电极的供电电压；

2、绝缘摩擦层与移动摩擦层采用位于摩擦电极序列不同位置的材质，可实现增强型或耗尽型的晶体管结构，具有良好的特性，相比于压电电子学晶体管，具有更广泛的半导体材料选择；制备工艺简单，成本低廉；

3、通过增加支撑结构和/或磁性复合膜形成的摩擦电子学晶体管力/磁场传感器，能够实现对外界作用力/磁场的有效检测，检测结果具有良好的线性关系，实现了外界环境与电子器件的直接交互，在人机交互界面、电子皮肤和智能传感中具有重要的应用前景。

附图说明

图1是本发明一实施例提出的摩擦电子学晶体管的结构示意图。

图2是本发明一实施例提出的增强型摩擦电子学晶体管的工作原理图。

图3是本发明一实施例提出的增强型摩擦电子学晶体管的转移特性曲线。

图4是本发明一实施例提出的耗尽型摩擦电子学晶体管的工作原理图。

图5是本发明一实施例提出的耗尽型摩擦电子学晶体管的转移特性曲线。

图6是本发明一实施例提出的摩擦电子学晶体管力传感器的结构示意图。

图7是图6中力传感器的漏、源电流与外力大小之间的关系曲线图。

图8是本发明一实施例提出的摩擦电子学晶体管磁场传感器的结构示意图。

图9是图8中磁场传感器的漏、源电流与磁场强度之间的关系曲线图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

1-基底层； 2-沟道层； 3、4-电极；

5-绝缘摩擦层； 6移动摩擦层； 7、8-支撑材料；

9-磁性复合膜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

信息摩擦电子学是利用摩擦产生的静电势作为“门控信号”来调制半导体中载流子的输运特性，以实现各种人机交互功能器件的研究与应用领域。将摩擦纳米发电机与传统场效应晶体管相结合，研制出摩擦电子学晶体管，而基于摩擦电子学晶体管的电子设备能够有效的解决外部环境刺激与电子设备之间的主动式动态交互。同时摩擦电子学器件具有很多优点，例如柔性、透明，在可穿戴电子设备、电子皮肤以及智能传感等领域具有广阔的应用前景。

本公开的目的是提供摩擦电子学传感器件，展示基于力触发和磁场触发的传感能力，实现外界环境与电子设备的主动式直接交互。

请参阅图1，本公开一实施例提出一种摩擦电子学晶体管，其结构如图1所示，包括场效应晶体管及移动摩擦层6，移动摩擦层位于场效应晶体管上方，场效应晶体管的具体结构为：在基底层1的上表面形成有沟道层2，在沟道层2的上表面沉积电极3和4，分别作为晶体管的漏极和源极；其中漏极3和源极4在某一方向延伸出沟道层2的边缘；在漏极3和源极4的部分上表面及未被覆盖的沟道层2的上表面形成有绝缘摩擦层5；以保证部分漏极3和源极4处于独立隔离状态，以引出电极引线。其中，移动摩擦层6可在外力作用下垂直运动，改变与绝缘摩擦层5的接触/分离状态，以在分离时摩擦产生电势；需要说明的是，此处沟道层的材料可选用并五苯，则基底层表面镀有五氧化二钽可使得晶体管更容易开启，产生的漏、源电流更大，从而检测精度更灵敏；但本公开的沟道层并不限于并五苯，其他能够实现沟道层功能的材料也可以；且基底层表面并不仅限于镀有五氧化二钽，其他能够使晶体管更容易开启的材料均可；再者，基底层表面也可不镀有其他材料，同样能够实现本公开摩擦电子学晶体管的功能，只是产生的漏、源电流会小一些。

电极材料的选择可以为金属也可以为其他导体材料，本领域技术人员可以根据沟道层材料与电极材料的功函数适当选择，在这里不作详细说明。

因此，通过绝缘摩擦层与移动摩擦层之间的接触/分离状态的改变，摩擦起电产生静电势，以调控沟道层中载流子的输运，进而可调控漏、源电极之间电流的大小。

其中，移动摩擦层6与绝缘摩擦层5采用位于摩擦电极序列不同位置的不同材料。例如可以为以下摩擦电极序由正极性到负极性顺序排列的任意两种：苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺11、聚酰胺6-6、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、硬橡胶、醋酸酯、人造纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯(涤纶)、聚异丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡胶、天然橡胶、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚双酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚(2，6-二甲基聚亚苯基氧化物)、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、派瑞林，其中派瑞林包括派瑞林C、派瑞林N、派瑞林D、派瑞林HT和派瑞林AF4。优选采用摩擦电极性相差较大的两种材料。

基底层的材质可以包括聚对苯二甲酸乙二酯塑料、聚酰亚胺膜(Polyimide)、聚醚砜树脂(PES)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对二甲苯(Parylene)、聚二甲基硅氧烷。

在本公开的一些实施例中，移动摩擦层还可取金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或锡，以及由上述金属形成的合金，或导电氧化物，例如常用的如AZO(掺铝氧化锌)、ITO(铟锡氧化物)等。

在本公开的一些实施例中，沟道层2的材质包括p/n型并五苯、p/n型石墨烯、氧化锌、聚噻吩、富勒烯、聚三芳胺、聚3-己基噻吩、聚2噻蒽并噻吩或二硫化钼；优选采用p型并五苯。

在本公开的一些实施例中，绝缘摩擦层可自下而上包括绝缘层和摩擦层，其中绝缘层为上述列举的摩擦电极序由正极性到负极性顺序排列的任一种，摩擦层不仅可以为上述列举的摩擦电极序由正极性到负极性顺序排列的任一种，还可以为金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或锡，以及由上述金属形成的合金，或导电氧化物，例如常用的如AZO(掺铝氧化锌)、ITO(铟锡氧化物)等。

在本公开的一些实施例中，漏极3和源极4之间的距离可以为60～100μm，优选为80μm。

在本公开的一些实施例中，绝缘摩擦层5的厚度300～500nm，优选为300nm。

在本公开的一些实施例中，移动摩擦层与绝缘摩擦层之间的分离距离的范围为0-20mm。

在本公开的一些实施例中，绝缘摩擦层相较于移动摩擦层的电极序为负，在源极接地，漏极接高压时，可使沟道层形成增强区，此时摩擦电子学晶体管为增强型结构。其工作原理如图2所示，在外力作用下，如图2中(a)所示，移动摩擦层与绝缘摩擦层接触产生摩擦，此时由于绝缘摩擦层的电子束缚能力优于移动摩擦层，绝缘摩擦层带负电，移动摩擦层带正电。由于此时正负电荷是静电平衡状态，对沟道层中的电荷载流子输运特性没有影响；当外力撤去时，如图2中(b)所示，移动摩擦层与绝缘摩擦层分离，移动摩擦层上的正电荷对绝缘摩擦层上的负电荷的束缚作用逐渐减弱，导致晶体管发生内部极化，在沟道层和绝缘摩擦层之间建立一个内部电场，沟道层中的空穴载流子被吸引到沟道层和绝缘摩擦层的界面，使半导体界面上的可移动载流子逐渐增多，使得在沟道层中形成增强区，从而增大了漏、源电流的大小，起到了调控半导体载流子输运特性的作用。当再次施加外力时，移动摩擦层与绝缘摩擦层再次接触，回到如图2中(a)所示状态，由于正负电荷相互束缚，晶体管内建电场减小至0，导致空穴载流子逐渐远离沟道层和绝缘摩擦层的界面，沟道层中的增强区减小，使漏、源电流减小。因此外力可使移动摩擦层与绝缘摩擦层接触分离，从而调节沟道层中载流子的输运，实现对晶体管漏、源电流的调控。

在本公开的一些实施例中，摩擦电子学晶体管中的移动摩擦层采用的是铜箔，绝缘摩擦层采用的是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，因此绝缘摩擦层相较于移动摩擦层的电极序为负。沟道层2的材质采用p型并五苯，基底层的表面镀有五氧化二钽，绝缘摩擦层的厚度为300nm，漏极和源极之间的距离为60μm。将摩擦电子学晶体管接电后，对该晶体管进行特性测试，得到如图3所示的转移特性曲线，从图3中可看出，输入漏、源电压为-10V，当移动摩擦层与绝缘摩擦层的分离距离从0mm增加到10mm时，漏、源电流从-1.24μA增加到-1.75μA。因此本实施例的摩擦电子学晶体管能够实现沟道层中载流子的输运，进而可调控漏、源电极之间电流的大小。

在本公开的一些实施例中，绝缘摩擦层相较于移动摩擦层的电极序为正，在源极接地，漏极接高压时，可使沟道层形成耗尽区，此时摩擦电子学晶体管为耗尽型结构。其工作原理如图4所示，在外力作用下，如图4中(a)所示，移动摩擦层与绝缘摩擦层接触产生摩擦，此时由于移动摩擦层的电子束缚能力优于绝缘摩擦层，绝缘摩擦层带正电，移动摩擦层带负电。由于此时正负电荷是静电平衡状态，对沟道中的电荷载流子输运特性没有影响。当外力撤去时，如图4中(b)所示，移动摩擦层与绝缘摩擦层分离，移动摩擦层上负电荷对绝缘摩擦层上的正电荷的束缚作用逐渐减弱，使晶体管发生内部极化，在沟道层和绝缘摩擦层之间建立一个内部电场，导致空穴被排斥，使其远离沟道层和绝缘摩擦层的界面，因而沟道层与绝缘摩擦层界面上的可移动空穴载流子逐渐减少，在沟道中形成耗尽区，从而降低了漏源电流的大小，起到了调控半导体载流子输运特性的作用。当再次施加外力时，移动摩擦层与绝缘摩擦层再次接触，回到图4中(a)所示状态，由于正负电荷相互束缚，晶体管内建电场减小至0，导致空穴被再次吸引到沟道层与绝缘摩擦层的界面上来，沟道层中的耗尽区减小，使得漏、源电流增大。因此外力可使移动摩擦层与绝缘摩擦层接触分离，从而调节沟道层中载流子的输运，实现对晶体管漏、源电流的调控。

在本公开的一些实施例中，摩擦电子学晶体管中的移动摩擦层采用的是氟化乙丙烯(FEP)，绝缘摩擦层采用的是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，因此绝缘摩擦层相较于移动摩擦层的电极序为正。沟道层2的材质采用p型并五苯，绝缘摩擦层的厚度为300nm，漏极和源极之间的距离为60μm。将摩擦电子学晶体管接电后，对该晶体管进行特性测试，得到如图5所示的转移特性曲线，从图5中可看出，输入漏、源电压为-10V，移动摩擦层与绝缘摩擦层的分离距离从0mm增加到18mm时，漏、源电流从-1.71μA降低至-0.3μA，此结果说明该摩擦电子学晶体管具有与外加栅压结构一致的转移特性。因此本实施例的摩擦电子学晶体管能够实现沟道层中载流子的输运，进而可调控漏、源电极之间电流的大小。

因此，由于绝缘摩擦层与移动摩擦层采用位于摩擦电极序列不同位置的材质，可实现增强型或耗尽型的晶体管结构，具有良好的特性，相比于压电电子学晶体管，具有更广泛的半导体材料选择；制备工艺简单，成本低廉。

请参阅图6，基于图1所示的摩擦电子学晶体管，在本公开的一些实施例中，提出一种摩擦电子学晶体管力传感器，该摩擦电子学晶体管力传感器具体为：将移动摩擦层6通过支撑材料7和支撑材料8固定到场效应晶体管上，使移动摩擦层6与绝缘摩擦层5之间有一定的空隙。在外力作用下，通过移动摩擦层6的变形来实现与绝缘摩擦层5的接触分离过程，从而实现对沟道电流的调控。例如当外力增大时，使移动摩擦层6与绝缘摩擦层5之间的分离距离变小，导致沟道层2的耗尽区/增强区变小，漏、源电流增大。因此可以根据漏、源电流的变化来对外力进行传感和定量分析。本实施例中支撑材料7、8使用聚酰亚胺，但并不限于此材料，可以为任何能起到支撑作用，又不影响传感器性能的材料；也可以只起到固定移动摩擦层的作用，不产生变形。如图7所示，为本实施例中的摩擦电子学晶体管力传感器的输出电流与外力大小的关系曲线图，如图7中可看出，当外力增大时，晶体管的漏、源电流随之增大，且外力的大小与传感器漏、源电流的大小在压力为20～1000Pa时具有良好的线性关系。

请参阅图8，基于图1所示的摩擦电子学晶体管和图6所示的摩擦电子学晶体管力传感器，在本公开的一些实施例中，提出一种摩擦电子学晶体管磁场传感器，也是一种力传感器即磁力传感器。其具体结构为：将磁性复合膜9通过旋涂方式设置在移动摩擦层6的上表面，然后将移动摩擦层6通过支撑材料7和支撑材料8固定到场效应晶体管上，形成所述摩擦电子学磁场传感器。当在外界磁场接近传感器基底层底部时，磁场吸引磁性复合膜9，导致移动摩擦层6与绝缘摩擦层5之间距离发生变化，沟道层中耗尽区/增强区大小发生改变，进而改变漏、源电流。因此可以根据漏、源电流的变化来对磁场进行传感和定量分析。如图9所示，为本实施例提出的摩擦电子学晶体管磁场传感器的漏、源电流与磁场强度之间的关系曲线图，从该图9中可看出，当输入磁场强度增大时，晶体管的漏、源电流随之增大，且该磁场传感器在磁场检测范围为1-190mT范围时，磁场大小与漏、源电流之间存在良好的线性关系。

在本公开的一些实施例中，磁性复合膜采用四氧化三铁与聚二甲基硅氧烷混合物、磁性环氧树脂、磁性酚醛树脂、磁性聚乙烯、磁性合金及复合型磁性高分子材料，铁、钴、、镍与聚二甲基硅氧烷的混合物、铁、钴、镍与聚甲基丙烯酸甲酯的混合物等，四氧化三铁与聚甲基丙烯酸甲酯，磁性材料与高分子材料的混合物。在本公开中，对于对力和磁的检测来说，传感器本身可以不是柔性的，但是应用于电子皮肤、可穿戴传感器时器件柔性是必须的。针对于柔性传感器，晶体管的基底必须是柔性的。绝缘摩擦层、沟道层在弯曲条件下对性能影响较小的材料都可以，例如基底可采用柔性聚对苯二甲酸乙二酯塑料(PET)或聚酰亚胺膜等，沟道层可采用有机半导体、无机半导体。

综上所述，本公开结合摩擦电子学晶体管和传统场效应晶体管，提出了一种摩擦电子学晶体管，该晶体管可利用接触摩擦起电产生的静电势调控半导体沟道载流子的输运，进而调控漏、源电极之间电流的大小；基于此构建的力和磁场传感器能够对力和磁场进行有效的传感，实现有效的检测，且具有良好的线性关系和响应时间。实现了外界环境变化与电子器件的直接交互，在人机交互界面、电子皮肤和智能传感中具有重要的应用前景。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种摩擦电子学晶体管，包括：

场效应晶体管，包括：

基底层；

沟道层，位于所述基底层上表面；

电极，位于所述沟道层上表面，包括独立分布的源极和漏极，所述源极和漏极的部分延伸出所述沟道层的边缘；

绝缘摩擦层，位于所述电极上表面的部分区域及未被覆盖的沟道层上表面；以及

移动摩擦层，位于所述绝缘摩擦层上方，通过移动改变与所述绝缘摩擦层的接触/分离状态；

所述绝缘摩擦层的材质与所述移动摩擦层的材质为位于摩擦电极序列不同位置的材料。

2.根据权利要求1所述的摩擦电子学晶体管，其中，所述沟道层的材质包括p/n型并五苯、p/n型石墨烯、氧化锌、聚噻吩、富勒烯、聚三芳胺、聚3-己基噻吩、聚2噻蒽并噻吩或二硫化钼。

3.根据权利要求1所述的摩擦电子学晶体管，其中：

所述绝缘摩擦层相对于所述移动摩擦层的电极序为正，以使所述沟道层形成耗尽区；或者，

所述绝缘摩擦层相对于所述移动摩擦层的电极序为负，以使所述沟道层形成增强区。

4.根据权利要求1所述的摩擦电子学晶体管，其中，所述绝缘摩擦层包括自下而上叠置的绝缘层和摩擦层，所述摩擦层的主体材质为摩擦材料；所述绝缘层的材质包括无机氧化物或高分子聚合物。

5.根据权利要求1所述的摩擦电子学晶体管，其中，所述源极和漏极之间的间距为60～100μm；所述绝缘摩擦层的厚度为300～500nm。

6.根据权利要求1所述的摩擦电子学晶体管，其中，所述移动摩擦层与绝缘摩擦层之间的分离距离的范围为0-20mm。

7.根据权利要求1所述的摩擦电子学晶体管，其中，所述基底层的材质包括聚对苯二甲酸乙二酯塑料、聚酰亚胺膜、聚醚砜树脂，聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯或聚二甲基硅氧烷。

8.根据权利要求1所述的摩擦电子学晶体管，其中，所述基底层表面镀有五氧化二钽。

9.一种摩擦电子学晶体管力传感器，包括如权利要求1～8中任一项中所述的摩擦电子学晶体管，以使所述绝缘摩擦层和移动摩擦层在外力作用下改变接触/分离状态，通过对沟道电流的调控实现对所述外力的传感。

10.根据权利要求9所述的摩擦电子学晶体管力传感器，其中，还包括：支撑结构，置于所述移动摩擦层与绝缘摩擦层之间。

11.根据权利要求10所述的摩擦电子学晶体管力传感器，其中，所述支撑结构置于所述移动摩擦层与绝缘摩擦层之间的边缘位置。

12.一种摩擦电子学晶体管磁场传感器，包括：

如权利要求9所述的摩擦电子学晶体管力传感器；

设置于所述移动摩擦层上表面的磁性复合膜；

使所述绝缘摩擦层和移动摩擦层在外界磁场作用下改变接触/分离状态，通过对沟道电流的调控实现对所述外界磁场的传感。

13.根据权利要求12所述的摩擦电子学晶体管磁场传感器，其中，所述磁性复合膜包括磁性材料与高分子材料的混合物。

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