[发明专利]一种基于场效应管的二硫化钼拉力探测器

说明书

本发明提供了一种基于场效应管的二硫化钼拉力探测器，将二硫化钼层、弹性层、金属层用作场效应管的栅极。在拉力作用下，因为压电效应，二硫化钼层的两侧出现异号电荷，异号电荷的数量与拉力相关，该电荷通过电荷之间的耦合在金属层与二硫化钼层之间形成电场，该电场改变沟道中载流子的浓度，引起场效应管的电信号改变，通过测试该电信号的实现拉力的探测。传统基于二硫化钼层的力学探测器均是测量二硫化钼层两侧的电信号，探测灵敏度低。本发明将二硫化钼层聚集的电荷用于场效应管的栅极，利用了场效应管对栅极所产生电场的灵敏性，构建了基于二硫化钼层的更高灵敏度探测器，基于该原理的力学探测器在力信号探测领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及拉力探测领域，具体涉及一种基于场效应管的二硫化钼拉力探测器。

背景技术

力的探测属于基础物理量探测领域。由于二维材料二硫化钼的压电特性对其形变非常敏感、材料尺寸小等优点，基于二硫化钼的力学传感器具有很好的应用前景。传统通过电流测试，直接表征出现在二硫化钼材料两端的电压，测量的灵敏度低。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于场效应管的二硫化钼拉力探测器，该拉力探测器包括衬底、金属层、绝缘层、半导体层、弹性层、二硫化钼层、固定块、移动块、源极、漏极，金属层置于衬底的上表面的中部，绝缘层置于衬底的上表面及金属层的外侧，金属层和绝缘层具有相同的厚度，半导体层置于金属层和绝缘层上，弹性层置于半导体层上，二硫化钼层置于弹性层上，弹性层为绝缘材料，固定块固定在半导体层上，弹性层的一端固定在的固定块上，弹性层的另一端固定在移动块上，使用时，通过移动块施加拉力，在自然状态和拉伸状态下，二硫化钼层均不超出金属层的范围，源极和漏极设置在半导体层上，并且置于金属层两侧的绝缘层的上部。

更进一步地，半导体层为硅半导体，硅半导体的厚度小于2微米。

更进一步地，弹性层的厚度从固定块向移动块逐渐减小。

更进一步地，半导体层的厚度从固定块向移动块逐渐减小。

更进一步地，源极为金、铝、钛材料。

更进一步地，漏极为金、铝、钛材料。

更进一步地，固定块、移动块与源极、漏极均不接触。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于场效应管的二硫化钼拉力探测器，将二硫化钼层、弹性层、金属层用作场效应管的栅极。在拉力作用下，因为压电效应，二硫化钼层的两侧出现异号电荷，异号电荷的数量与拉力相关，该电荷通过电荷之间的耦合在金属层与二硫化钼层之间形成电场，该电场改变沟道中载流子的浓度，引起场效应管的电信号改变，通过测试该电信号的实现拉力的探测。传统基于二硫化钼层的力学探测器均是测量二硫化钼层两侧的电信号，探测灵敏度低。本发明将二硫化钼层聚集的电荷用于场效应管的栅极，利用了场效应管对栅极所产生电场的灵敏性，构建了基于二硫化钼层的更高灵敏度探测器，基于该原理的力学探测器在力信号探测领域具有较好的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是基于场效应管的二硫化钼拉力探测器的示意图。

图中：1、衬底；2、金属层；3、绝缘层；4、半导体层；5、弹性层；6、二硫化钼层；7、固定块；8、移动块；9、源极；10、漏极。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1