[发明专利]一种柔性有源压力/应变传感器结构及其制作方法

权利要求书

1.一种柔性有源压力/应变传感器结构，其特征在于，包括作为柔性衬底的压电薄膜，以及设于压电薄膜上的碳纳米管薄膜晶体管，所述碳纳米管薄膜晶体管以阵列方式集成在压电薄膜上，所述碳纳米管薄膜晶体管的有源区由碳纳米管薄膜构成，所述碳纳米管薄膜耦合所述碳纳米管薄膜晶体管的源/漏电极，阵列中每个所述碳纳米管薄膜晶体管的源/漏电极分别引出，以形成传感器阵列结构，阵列中每个所述碳纳米管薄膜晶体管的栅电极都是与所述压电薄膜粘合在一起形成欧姆接触的浮栅，所述碳纳米管薄膜和源/漏电极通过栅介质与所述栅电极、压电薄膜相隔离，通过检测所述碳纳米管薄膜晶体管阵列输出特性大小，以检测出压电薄膜的应变与压力大小。

2.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述压电薄膜包括PVDF材料或偏二氟乙烯的铁电共聚物材料。

3.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述碳纳米管薄膜由单壁碳纳米管形成。

4.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述碳纳米管薄膜晶体管的有源区和源/漏电极覆盖有隔离层，所述源/漏电极通过所述隔离层引出。

5.根据权利要求4所述的传感器结构，其特征在于，所述隔离层为C型聚对二甲苯材料。

6.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述压电薄膜背面具有导电电极。

7.一种如权利要求1所述的柔性有源压力/应变传感器结构的制作方法，其特征在于，包括：在一硬质衬底上制备形成作为柔性衬底的压电薄膜，在柔性压电薄膜上加工形成碳纳米管薄膜晶体管阵列，然后，将柔性压电薄膜从硬质衬底上剥离，得到柔性有源的压力/应变感应膜。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，形成柔性压电薄膜包括：将液态压电薄膜材料旋涂于一硬质材料衬底上，然后加热固化；或者以成膜的压电薄膜真空压合在硬质材料衬底上。

9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，形成碳纳米管薄膜晶体管阵列包括：

S01：在柔性压电薄膜上光刻刻蚀出背栅图形后淀积背栅金属，然后剥离光刻胶，留下背栅金属；

S02：淀积栅介质；

S03：在半导体级纯度的单壁碳纳米管溶液中浸泡，以在栅介质上沉积一层单壁碳纳米管薄膜；

S04：光刻刻蚀出源/漏图形后淀积源/漏金属，然后剥离光刻胶，留下源/漏金属；

S05：光刻刻蚀形成碳纳米管薄膜有源区；

S06：淀积C型聚对二甲苯隔离层，形成保护层；

S07：光刻刻蚀出碳纳米管薄膜晶体管的源/漏电极接触孔后沉积接触孔金属，然后剥离光刻胶，留下接触孔金属；

S08：光刻刻蚀出上层互连金属后淀积上层互连金属，然后剥离光刻胶，留下上层互连金属走线；

S09：将加工完成的压力/应变传感器阵列薄膜从硬质材料衬底上剥离，并在压电薄膜背面涂布银浆作为导电电极。

10.一种如权利要求1所述的柔性有源压力/应变传感器结构的制作方法，其特征在于，直接以柔性压电薄膜作为衬底，采用卷对卷的印刷电子工艺，直接在柔性压电薄膜上制备碳纳米管薄膜晶体管阵列，包括以打印或印刷方式在柔性压电薄膜上依次形成栅电极、栅氧介质材料、源/漏金属和金属布线，以及隔离保护膜。