[发明专利]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

说明书

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。

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。