CN110514327A - 一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器及其制备方法 - Google Patents
一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110514327A CN110514327A CN201910810036.9A CN201910810036A CN110514327A CN 110514327 A CN110514327 A CN 110514327A CN 201910810036 A CN201910810036 A CN 201910810036A CN 110514327 A CN110514327 A CN 110514327A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biomaterial
- field effect
- pressure sensor
- effect tube
- organic field
- 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
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 45
- 229920001800 Shellac Polymers 0.000 claims description 38
- 239000004208 shellac Substances 0.000 claims description 38
- ZLGIYFNHBLSMPS-ATJNOEHPSA-N shellac Chemical group OCCCCCC(O)C(O)CCCCCCCC(O)=O.C1C23[C@H](C(O)=O)CCC2[C@](C)(CO)[C@@H]1C(C(O)=O)=C[C@@H]3O ZLGIYFNHBLSMPS-ATJNOEHPSA-N 0.000 claims description 38
- 229940113147 shellac Drugs 0.000 claims description 38
- 235000013874 shellac Nutrition 0.000 claims description 38
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 14
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 11
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 241000220317 Rosa Species 0.000 claims description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 7
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000007761 roller coating Methods 0.000 claims description 7
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 7
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 claims description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 235000000177 Indigofera tinctoria Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000010643 Leucaena leucocephala Nutrition 0.000 claims description 5
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 claims description 5
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 5
- 229940097275 indigo Drugs 0.000 claims description 5
- COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N indigo powder Natural products N1C2=CC=CC=C2C(=O)C1=C1C(=O)C2=CC=CC=C2N1 COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 240000000249 Morus alba Species 0.000 claims description 2
- 235000008708 Morus alba Nutrition 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 240000007472 Leucaena leucocephala Species 0.000 claims 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 5
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 abstract description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 4
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 4
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N anisole Chemical class COC1=CC=CC=C1 RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 5
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 5
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 description 5
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 5
- 241000220479 Acacia Species 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 241000510091 Quadrula quadrula Species 0.000 description 2
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 2
- UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N methoxybenzene Substances CCCCOC=C UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000208140 Acer Species 0.000 description 1
- 244000000626 Daucus carota Species 0.000 description 1
- 235000002767 Daucus carota Nutrition 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- -1 methyl phenyl ethers anisoles Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/005—Measuring force or stress, in general by electrical means and not provided for in G01L1/06 - G01L1/22
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/464—Lateral top-gate IGFETs comprising only a single gate
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器及其制备方法，所述柔性压力传感器为顶栅底接触式结构，所述柔性压力传感器从下到上依次为衬底、生物材料半导体层、植物介电层、栅电极以及封装层，在所述生物材料半导体层内且在位于所述的衬底上表面上分别设置有源电极以及漏电极所，述生物材料半导体层由生物半导体材料制成，所述植物介电层由植物叶子或者花瓣生物材料制成。本发明有效杜绝了有毒试剂的使用，同时弹性三维细胞壁网络结构的存在，更容易感应外界的压力，提升了有机场效应管的压力传感响应，实现器件对压力的高灵敏高响应探测以及稳定性。
Description
技术领域
本发明属于传感器制备技术领域，具体的公开了一种基于植物介电层以及生物材料半导体层的有机场效应管压力传感器及其制备方法。
背景技术
传感器的应用领域十分宽广，可以说从太空到海洋，从各种复杂的工程系统到人们日常生活的衣食住行，都离不开各种各样的传感器，传感技术对国民经济的发展日益起着巨大的作用。其中压力传感器由于其可检测压强、加速度、高度、流速、压力等，被广泛应用于水利、天文、气象、化工、医疗卫生行业中。而有机场效应晶体管压力传感器相比于传统电阻式器件，由于具有灵敏度高、室温工作、易于集成以及独立的多参数，从而提高选择性，加上有机材料本身所具备质轻、价廉、具有柔性、制备方法简单、种类多、性能可通过分子设计进行调整等优势，在压力传感器领域一直倍受人们关注。然而，随着材料和制作工艺成本的增长，加上人们对环保电子材料的渴望，促使人们研发低成本、制备方法简单、种类多、环境友好的有机电子材料。
介电层作为有机场效应晶体管一个重要的组成部分，现阶段的溶液制备中大量使用了氯苯、甲苯、氯仿以及苯甲醚等有毒试剂，探究一种天然的植物介电层材料成为实现绿色工艺的重要一环。自然界植物的叶子与花瓣作为一种天然的生物材料，并且其具有含量丰富，生物环保，高介电常数，跟人体无抵触排异现象等优点，因此具有广泛应用于人体电子器件中的巨大潜力。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述有机场效应晶体管在制备的过程中，大量使用氯苯、甲苯、氯仿以及苯甲醚等有毒试剂现象，本发明提供一种制备工艺简单，生产成本低廉，绿色环保，高灵敏度，高稳定性以及高寿命的场效应晶体管压力传感器。
本发明的另外一个目的是提供一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性压力传感器为顶栅底接触式结构，所述柔性压力传感器从下到上依次为衬底、生物材料半导体层、植物介电层、栅电极以及封装层，在所述生物材料半导体层内且在位于所述的衬底上表面上分别设置有源电极以及漏电极，所述生物材料半导体层由生物半导体材料制成，所述植物介电层由植物叶子或者花瓣生物材料制成。
植物的叶子与花瓣作为一种天然的生物材料，具有三维细胞壁网络结构，将其用到介电层中与生物材料半导体层协同作用下，压力变化后将引起介电层厚度以及结构的变化，从而其电容发生较大变化，从而实现对压力的高灵敏高响应探测。
优选地，所述生物材料半导体层的厚度为50～100nm；所述植物介电层厚度为200～600μm。
优选地，所述生物半导体材料为可溶性的生物半导体材料，主要为胡萝卜素或靛蓝。
优选地，所述植物介电层的材料为植物的叶子或花瓣，主要包括玫瑰花瓣、玫瑰叶、
荷花花瓣、桑树叶和金合欢属叶中的任一种或几种。
优选地，所述栅电极、源电极和漏电极材料均为金属纳米线。
优选地，所述金属纳米线为铁纳米线、铜纳米线、银纳米线、金纳米线、铝纳米线、镍纳米线、钴纳米线、锰纳米线、镉纳米线、铟纳米线、锡纳米线、钨纳米线和铂纳米线中的任一种。
优选地，所述封装层为虫胶，所述封装层厚度为200～400μm。
一种有机场效应晶体管气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①对衬底进行清洗，清洗后用氮气吹干；
②在衬底表面制备源电极以及漏电极；
③在所述源电极以及漏电极上面制备生物材料半导体层；
④在所述生物材料半导体层上制备植物介电层；
⑤在植物介电层上制备栅电极；
⑥在栅电极上面制备虫胶层，作为封装层。
优选地，所述步骤③中，生物材料半导体层通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷和喷涂中的任意一种方法制备；所述步骤②和⑤中，栅电极、源电极、漏电极均是通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的任意一种方法制备。
优选地，所述步骤⑥中封装层的制备方法为：先迅速提高加热温度，使得虫胶热熔状态，使封装层的虫胶与衬底熔到在一起，然后加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体，起到封装作用。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.植物的叶子和花瓣作为一种天然的生物材料，具有含量丰富，工艺简单，跟人体无抵触排异现象等优点，杜绝了氯苯、甲苯、氯仿以及苯甲醚等有毒试剂的使用；植物的叶和花具有三维细胞壁网络结构，与生物材料半导体层协同之后，压力变化后，将引起介电层厚度以及结构的变化，从而其电容发生较大变化，从而实现对压力的高灵敏高响应探测；
2.本发明的有机场效应晶体管采用顶栅底接触结构，植物的叶和花具备优良的吸光特性，将有效减少光对半导体层的影响，从而提升器件的稳定性，同时与虫胶协同作用，防止水氧的侵蚀，使整个器件具备很好的大气稳定性；
3.本发明的整个场效应晶体管压力传感器，由于包含各种生物材料或生物友好材料，使其将具备应用于柔性、微型、仿生、生物电子以及一次性人体电子器件中的巨大潜力。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是实施案例1中的压力传感器响应时间电流曲线。
附图标记说明：1-衬底，2-源电极，3-漏电极，4-生物材料半导体层，5-植物介电层，6-栅电极，7-封装层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出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。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例1
如图1所示，一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器为顶栅底接触式结构，各层的材料和厚度为：栅电极6、源电极2和漏电极3均为银纳米线，植物介电层5采用玫瑰花瓣，厚度为200μm，生物材料半导体层4为靛蓝厚度为50nm，虫胶封装层7厚度为300μm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管压力传感器。
一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：
①利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液依次对衬底1进行清洗，清洗后用氮气吹干；
②在衬底1表面制备银纳米线源漏电极3；
③在所述栅电极6上通过旋涂方法制备生物材料半导体层4；
④用处理后的玫瑰花瓣在生物材料半导体层4上制备植物介电层5；具体的是将玫瑰花瓣通过临界点干燥并剪切成合适的大小来制备得到植物介电层5；
⑤在植物介电层5上通过真空蒸镀制备银纳米线栅电极6；
⑥在栅电极6上面制备虫胶层，作为封装层7，先迅速提高器件加热温度，使得虫胶处于热熔状态，使封装层7的虫胶与衬底1熔到在一起，然后加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体，起到封装作用。
需要说明的是，步骤③中，生物材料半导体层4还可以通过辊涂、滴膜、压印、印刷和喷涂中的一种方法制备；步骤②和⑤中，栅电极6、源电极2、漏电极3还可以通过磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印和旋涂中的任一种方法制备。
实施例2
如图1所示，一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器为顶栅底接触式结构，各层的材料和厚度为：栅电极6、源电极2和漏电极3均为金纳米线，植物介电层5采用玫瑰叶子，厚度为300μm，生物材料半导体层4为胡萝卜素，厚度为70nm，虫胶封装层7厚度为300μm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管压力传感器。
一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：
①利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，清洗后用氮气吹干；
②在衬底1表面制备金纳米线源漏电极3；
③在所述栅电极6上通过旋涂方法制备生物材料半导体层4；
④用处理后的玫瑰叶在生物材料半导体层4上制备植物介电层5；具体的是玫瑰叶通过临界点干燥并剪切成合适的大小来制备得到植物介电层5；
⑤在植物介电层5上通过真空蒸镀制备金纳米线栅电极6；
⑥在栅电极6上面制备虫胶层，作为封装层7，先迅速提高器件加热温度，使得虫胶处于热熔状态，使封装层7的虫胶与衬底1熔到在一起，然后加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体，起到封装作用。
需要说明的是，步骤③中，生物材料半导体层4还可以通过辊涂、滴膜、压印、印刷和喷涂中的一种方法制备；步骤②和⑤中，栅电极6、源电极2、漏电极3还可以通过磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印和旋涂中的任一种方法制备。
如图2所示可知，植物的叶和花具有三维细胞壁网络结构，与生物材料半导体层协同之后，压力变化后，将引起介电层厚度以及结构的变化，从而其电容发生较大变化，从而实现对压力的高灵敏高响应探测。
实施例3
如图1所示，一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器为顶栅底接触式结构，各层的材料和厚度为：栅电极6、源电极2和漏电极3均为铟纳米线，植物介电层5采用荷花花瓣，厚度为250μm，生物材料半导体层4为靛蓝，厚度为60nm，虫胶封装层7厚度为400μm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管压力传感器。
一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：
①利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，清洗后用氮气吹干；
②在衬底1表面制备铟纳米线源漏电极3；
③在所述栅电极6上通过旋涂方法制备生物材料半导体层4；
④用处理后的荷花花瓣在生物材料半导体层4上制备植物介电层5；具体的是将荷花花瓣通过临界点干燥并剪切成合适的大小来制备得到植物介电层5；
⑤在植物介电层5上通过真空蒸镀制备铟纳米线栅电极6；
⑥在栅电极6上面制备虫胶层，作为封装层7，先迅速提高器件加热温度，使得虫胶处于热熔状态，使封装层7的虫胶与衬底1熔到在一起，然后加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体，起到封装作用。
需要说明的是，步骤③中，生物材料半导体层4还可以通过辊涂、滴膜、压印、印刷和喷涂中的一种方法制备；步骤②和⑤中，栅电极6、源电极2、漏电极3还可以通过磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印和旋涂中的任一种方法制备。
实施例4
如图1所示，一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器为顶栅底接触式结构，各层的材料和厚度为：栅电极6、源电极2和漏电极3均为钨纳米线，植物介电层5采用枫树叶，厚度为300μm，生物材料半导体层4为胡萝卜，厚度为80nm，虫胶封装层7厚度为400μm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管压力传感器。
一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：
①利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，清洗后用氮气吹干；
②在衬底1表面制备钨纳米线源漏电极3；
③在所述栅电极6上通过旋涂方法制备生物材料半导体层4；
④用处理后的枫树叶在生物材料半导体层4上制备植物介电层5；具体的是将枫树叶通过临界点干燥并剪切成合适的大小来制备得到植物介电层5；
⑤在植物介电层5上通过真空蒸镀制备钨纳米线栅电极6；
⑥在栅电极6上面制备虫胶层，作为封装层7，先迅速提高器件加热温度，使得虫胶处于热熔状态，使封装层7的虫胶与衬底1熔到在一起，然后加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体，起到封装作用。
需要说明的是，步骤③中，生物材料半导体层4还可以通过辊涂、滴膜、压印、印刷和喷涂中的一种方法制备；步骤②和⑤中，栅电极6、源电极2、漏电极3还可以通过磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印和旋涂中的任一种方法制备。
实施例5
如图1所示，一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器为顶栅底接触式结构，各层的材料和厚度为：栅电极6、源电极2和漏电极3均为银纳米线，植物介电层5采用金合欢属叶，厚度为150μm，生物材料半导体层4为靛蓝，厚度为70nm，虫胶封装层7厚度为300μm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管压力传感器。
一种有机场效应晶体管气体传感器的制备方法，包括以下步骤：
①利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，清洗后用氮气吹干；
②在衬底1表面制备银纳米线源漏电极3；
③在所述栅电极6上通过旋涂方法制备生物材料半导体层4；
④用处理后的金合欢属叶在生物材料半导体层4上制备植物介电层5；具体的是将金合欢属叶通过临界点干燥并剪切成合适的大小来制备得到植物介电层5；
⑤在植物介电层5上通过真空蒸镀制备银纳米线栅电极6；
⑥在栅电极6上面制备虫胶层，作为封装层7，先迅速提高器件加热温度，使得虫胶处于热熔状态，使封装层7的虫胶与衬底1熔到在一起，然后加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体，起到封装作用。
需要说明的是，步骤③中，生物材料半导体层4还可以通过辊涂、滴膜、压印、印刷和喷涂中的一种方法制备；步骤②和⑤中，栅电极6、源电极2、漏电极3还可以通过磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印和旋涂中的任一种方法制备。
Claims (10)
1.一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器，所述柔性压力传感器为顶栅底接触式结构，其特征在于，所述柔性压力传感器从下到上依次为衬底、生物材料半导体层、植物介电层、栅电极以及封装层，在所述生物材料半导体层内且在位于所述的衬底上表面上分别设置有源电极以及漏电极，所述植物介电层由植物叶子或者花瓣生物材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器，其特征在于，所述生物材料半导体层的厚度为50～100nm；所述植物介电层厚度为200～600μm。
3.根据权利要求1所述的一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器，其特征在于，所述生物半导体材料为可溶性的生物半导体材料，主要为胡萝卜素或靛蓝。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器，其特征在于，所述植物介电层的材料为植物的叶子或花瓣，主要包括玫瑰花瓣、玫瑰叶、荷花花瓣、桑树叶和金合欢属叶中的任一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器，其特征在于，所述栅电极、源电极和漏电极材料均为金属纳米线。
6.根据权利要求5所述的一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器，其特征在于，所述金属纳米线为铁纳米线、铜纳米线、银纳米线、金纳米线、铝纳米线、镍纳米线、钴纳米线、锰纳米线、镉纳米线、铟纳米线、锡纳米线、钨纳米线和铂纳米线中的任一种。
7.根据权利要求1所述的一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器，其特征在于，所述封装层为虫胶，所述封装层厚度为200～400μm。
8.一种有机场效应晶体管气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①对衬底进行清洗，清洗后用氮气吹干；
②在衬底表面制备源电极以及漏电极；
③在所述源电极以及漏电极上面制备生物材料半导体层；
④在所述生物材料半导体层上制备植物介电层；
⑤在植物介电层上制备栅电极；
⑥在栅电极上面制备虫胶层，作为封装层。
9.根据权利要求8所述的一种有机场效应晶体管气体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤③中，生物材料半导体层通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷和喷涂中的任意一种方法制备；所述步骤②和⑤中，栅电极、源电极、漏电极均是通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的任意一种方法制备。
10.根据权利要求8所述的一种有机场效应晶体管气体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤⑥中封装层的制备方法为：先迅速提高加热温度，使得虫胶热熔状态，使封装层的虫胶与衬底熔到在一起，然后加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体，起到封装作用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910810036.9A CN110514327B (zh) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | 一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910810036.9A CN110514327B (zh) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | 一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110514327A true CN110514327A (zh) | 2019-11-29 |
| CN110514327B CN110514327B (zh) | 2022-01-25 |
Family
ID=68628131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910810036.9A Active CN110514327B (zh) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | 一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110514327B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111521300A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-11 | 西安交通大学 | 一种静动态双信号输出的摩擦电触觉传感器及其制备方法 |
| CN117388342A (zh) * | 2023-10-26 | 2024-01-12 | 菏泽学院 | 牡丹籽油测定的智能化生物传感器及制备方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02184038A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
| CN101556987A (zh) * | 2009-05-21 | 2009-10-14 | 电子科技大学 | 一种有机薄膜场效应管及其制备方法 |
| US8283235B2 (en) * | 2008-08-04 | 2012-10-09 | Fujitsu Semiconductor Limited | Method of manufacturing semiconductor device |
| CN103814445A (zh) * | 2011-08-09 | 2014-05-21 | 诺基亚公司 | 场效应晶体管装置、用于感测变形的设备和方法 |
| CN105336857A (zh) * | 2014-08-06 | 2016-02-17 | 中国科学院化学研究所 | 基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器及其制备方法与应用 |
| CN105931971A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-09-07 | 电子科技大学 | 一种场效应晶体管的制备方法 |
| WO2016181038A1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-11-17 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Artificial skin cell structure and production method thereof |
| CN106953009A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-07-14 | 西南交通大学 | 一种忆阻器的制备方法 |
| CN108225621A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-29 | 电子科技大学 | 一种基于有机场效应管压力传感器及其制备方法 |
| CN109282924A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-29 | 东南大学 | 一种压力传感器及其制备方法 |
| CN109326724A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-12 | 电子科技大学 | 一种基于有机场效应管的光敏传感器及其制备方法 |
-
2019
- 2019-08-29 CN CN201910810036.9A patent/CN110514327B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02184038A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US8283235B2 (en) * | 2008-08-04 | 2012-10-09 | Fujitsu Semiconductor Limited | Method of manufacturing semiconductor device |
| CN101556987A (zh) * | 2009-05-21 | 2009-10-14 | 电子科技大学 | 一种有机薄膜场效应管及其制备方法 |
| CN103814445A (zh) * | 2011-08-09 | 2014-05-21 | 诺基亚公司 | 场效应晶体管装置、用于感测变形的设备和方法 |
| CN105336857A (zh) * | 2014-08-06 | 2016-02-17 | 中国科学院化学研究所 | 基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器及其制备方法与应用 |
| WO2016181038A1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-11-17 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Artificial skin cell structure and production method thereof |
| CN105931971A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-09-07 | 电子科技大学 | 一种场效应晶体管的制备方法 |
| CN106953009A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-07-14 | 西南交通大学 | 一种忆阻器的制备方法 |
| CN108225621A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-29 | 电子科技大学 | 一种基于有机场效应管压力传感器及其制备方法 |
| CN109326724A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-12 | 电子科技大学 | 一种基于有机场效应管的光敏传感器及其制备方法 |
| CN109282924A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-29 | 东南大学 | 一种压力传感器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘澄宇: "微波谐振腔微扰法测量植物叶片介电常数", 《长春师范学院学报( 自然科学版)》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111521300A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-11 | 西安交通大学 | 一种静动态双信号输出的摩擦电触觉传感器及其制备方法 |
| CN117388342A (zh) * | 2023-10-26 | 2024-01-12 | 菏泽学院 | 牡丹籽油测定的智能化生物传感器及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110514327B (zh) | 2022-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108225621B (zh) | 一种基于有机场效应管压力传感器及其制备方法 | |
| CN106198635A (zh) | 一种基于有机场效应晶体管的湿度传感器及其制备方法 | |
| CN109326722A (zh) | 一种基于有机场效应管红外探测器及其制备方法 | |
| CN107565020B (zh) | 一种基于有机场效应管的甲醛传感器及其制备方法 | |
| CN105866215B (zh) | 一种有机薄膜晶体管气体传感器及其制备方法 | |
| CN105510404B (zh) | 一种快速响应的湿度传感器及其制造方法 | |
| CN104297303B (zh) | 丙酮气敏传感器及其制备方法 | |
| CN110514327A (zh) | 一种基于有机场效应晶体管的柔性压力传感器及其制备方法 | |
| CN105510389A (zh) | 一种基于有机场效应晶体管的湿度传感器及其制备方法 | |
| WO2017193415A1 (zh) | 石墨烯修饰的复合平板ph传感器制备方法 | |
| CN101290302A (zh) | 基于单根金属氧化物纳米线场效应管的微腔气敏传感器 | |
| CN103267779A (zh) | 基于五氧化二钒多级纳米网络结构乙醇气体传感器元件的制备方法 | |
| CN107064242B (zh) | 二硫化钼掺杂纳米银粒子复合湿度传感器及其制备方法 | |
| CN108287189B (zh) | 一种基于协同效应的有机场效应管湿度传感器及其制备方法 | |
| CN112051316A (zh) | 一种基于有机薄膜晶体管的氨气传感器及其制备方法 | |
| CN109326724A (zh) | 一种基于有机场效应管的光敏传感器及其制备方法 | |
| CN103852494A (zh) | 具有超快响应特性的二氧化氮气体传感器元件的制备方法 | |
| CN103969308A (zh) | 一种可室温工作的印制式no2气敏元件及其制备方法 | |
| CN105301055B (zh) | 一种有机场效应管二氧化氮传感器 | |
| CN104792849A (zh) | 基于虫胶封装/调控的场效应管气体传感器及其制备方法 | |
| CN103558270A (zh) | 基于有机电化学晶体管的海洋微生物附着传感器及制备方法 | |
| CN105136869B (zh) | 聚苯胺/氧化铁纳米复合电阻型材料传感器及其制备方法 | |
| CN102435634B (zh) | 一种otft集成传感器阵列及其制作方法 | |
| CN105866187A (zh) | 半导体气敏传感器及其制备方法 | |
| CN109300996A (zh) | 一种msm结构的柔性瞬态硅薄膜光电探测器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |