[发明专利]一种基于石墨烯薄膜的压力探测设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种基于石墨烯薄膜的压力探测设备。

背景技术

随着半导体技术的发展和技术节点的不断降低，传统的硅材料已经表现出诸多限制和缺陷，由于石墨烯是目前世界上最薄、强度最高、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，所以石墨烯成为理想的硅的替代品。

然而，传统的石墨烯薄膜无论从宏观还是微观均采用平坦表面，包括单原子层石墨烯是微观意上的平坦表面。平坦表面的石墨烯薄膜应用于压力探测方面时，传统方式都是采用整个石墨烯薄膜获得一个压电信号，仅能够对石墨烯薄膜所受到的压力做整体评估，而不能获得石墨烯薄膜各个点的受力情况和受力分布，当石墨烯薄膜表面受力不均匀时，不能够对石墨烯薄膜表面的压力进行精确评估，这严重制约了石墨烯薄膜在压力探测方面的应用。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种基于石墨烯薄膜的压力探测设备，从而实现石墨烯薄膜上各个点的受力情况和受力分布。

为了达到上述目的，本发明一种基于石墨烯薄膜的压力探测设备，包括：用于探测压力的石墨烯薄膜、定位器、标记器、转换器、显示器；其中，

石墨烯薄膜上具有多个压力探测区域，每个压力探测区域的石墨烯薄膜探测作用于其上的压力并且输出电信号到转换器；

定位器，对每个压力探测区域进行定位，并且赋予每个压力探测区域相应的位置坐标；

多个标记器，与每个压力探测区域一一对应电连，并且将定位器所赋予的相应压力探测区的位置坐标标记于相应压力探测区域，并随着相应压力探测区域所输出的电信号一起输出到识别器；

转换器，将每个压力探测区域所输出的电信号以及相应的位置坐标分别识别出来，将所输出电信号相应的转换为压力数据，并且据此建立作用于石墨烯薄膜上各个位置的压力分布数据；

显示器，与转换器相电连，将转换器得到的压力分布数据显示出来。

优选地，所述显示器为位于石墨烯薄膜上的薄膜显示屏。

优选地，所述薄膜显示屏为柔性薄膜显示屏。

优选地，所述定位器和所述转换器均采用柔性材料构形成。

优选地，所述石墨烯薄膜具有多个一面具有开口的微空腔结构，微空腔结构是由石墨烯薄膜表面的凸起结构和/或凹陷结构构成；微空腔结构的开口形成于凸起结构的底部和/或凹陷结构的顶部；每个所述微空腔结构为一个压力探测区域。

优选地，所述微空腔结构的内壁表面形成有导电金属纳米薄膜，作为微空腔结构的电极，将微空腔结构产生的电信号传输给转换器。

优选地，所述微空腔结构呈阵列排布，相邻行的微空腔结构相间设置。

优选地，每行中凸起结构和凹陷结构相间设置，且相邻行的凸起结构之间相间设置，相邻行的凹陷结构之间相间设置。

优选地，每行中，凸起结构在所述石墨烯薄膜所在平面的投影轮廓与所述凹陷结构在所述石墨烯薄膜所在平面的投影轮廓相切。

优选地，所述微空腔结构的开口在所述石墨烯薄膜所在平面的投影轮廓被所述微空腔结构的其它区域在所述石墨烯薄膜所在平面的投影轮廓中的最大轮廓所包围。

优选地，所述微空腔结构的开口在所述石墨烯薄膜所在平面的投影轮廓包围所述微空腔结构的其它区域在所述石墨烯薄膜所在平面的投影轮廓。

优选地，所述石墨烯薄膜为单层石墨烯薄膜。

优选地，在无外界施加作用力于石墨烯薄膜时，所述转换器建立的压力分布数据为石墨烯薄膜的常态压力分布数据，当外界施加作用力于石墨烯薄膜时，所述转换器建立的压力分布数据为石墨烯薄膜的实际压力分布数据，显示器显示了常态压力分布数据后并且存储下来，显示器同时显示实际压力分布数据与常态压力分布数据；所述显示器还具有比较单元，比较单元将每个压力探测区的实际压力分布数据与常态压力分布数据进行比较，当某个压力探测区的实际压力分布数据与常态压力分布数据的差值不在所设定的阈值范围时，比较单元发送信号给显示器，显示器将该某个压力探测区的位置突出显示出来。

优选地，所述转换器还具有计算单元，根据各个压力探测区所对应的压力数据，计算出石墨烯薄膜单位面积上所受到的平均压力数据；转换器将该平均压力数据发送给显示器，显示器显示出来。