[发明专利]压力传感器、压力传感装置及其制备方法

说明书

本发明涉及一种压力传感器、压力传感装置及其制备方法。所述压力传感器包括：衬底；薄膜晶体管，包括位于所述衬底表面的栅电极、覆盖所述栅电极的绝缘层、位于所述绝缘层表面的源电极和漏电极、以及覆盖所述源电极和所述漏电极的半导体层；压力敏感薄膜，位于所述半导体层表面；下触发电极，位于所述压力敏感薄膜背离所述半导体层的表面；隔离柱，位于所述下触发电极背离所述压力敏感薄膜的表面；柔性防静电薄膜，位于所述隔离柱上方；上触发电极，位于所述柔性防静电薄膜朝向所述下触发电极的表面。由本发明提供的压力传感器组成的压力传感装置能够提高读取速度，降低功耗。

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器、压力传感装置及其制备方法。

背景技术

近年来，随着可穿戴产品的迅速发展，柔性传感器组件成为研究人员探索的热点课题之一。其中，柔性压力传感器尤其收到广泛的关注，在包括人工电子皮肤、柔性触屏、智能机器人及医疗健康等领域都具有非常广阔的市场前景。

目前，对柔性压力传感器的研究可基于多种工作原理，主要包括电容式、电阻式、压电式和薄膜晶体管式。对于大面积薄膜压力传感阵列，由于像素数量的急剧增加，其存在功耗高、驱动电路复杂、延时长、信号串扰严重等问题，难以满足复杂场景的应用需求。并且采用传统的全阵列逐行逐列扫描的方式实现对压力传感阵列表面的压力进行响应和识别，带来了显著的功耗并依赖于外围复杂的硅芯片控制电路。

因此，如何在满足低功耗的情况下，降低压力传感器的延时，从而实现对阵列集成结构和电路性能与功耗的设计优化，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种压力传感器、压力传感装置及其制备方法，用于解决现有的压力传感器功耗较高的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种压力传感器，包括：

衬底；

薄膜晶体管，包括位于所述衬底表面的栅电极、覆盖所述栅电极的绝缘层、位于所述绝缘层表面的源电极和漏电极、以及覆盖所述源电极和所述漏电极的半导体层；

压力敏感薄膜，位于所述半导体层表面；

下触发电极，位于所述压力敏感薄膜背离所述半导体层的表面；

隔离柱，位于所述下触发电极背离所述压力敏感薄膜的表面；

柔性防静电薄膜，位于所述隔离柱上方；

上触发电极，位于所述柔性防静电薄膜朝向所述下触发电极的表面。

可选的，所述压力敏感薄膜为绝缘介电薄膜或者压电薄膜，且所述压力敏感薄膜的厚度小于或等于300微米。

可选的，所述压力敏感薄膜为绝缘介电薄膜，且所述绝缘介电薄膜内部或者与所述半导体层相对的表面具有微结构。

可选的，所述微结构为规则排列的锥形或者半球形凸起，所述锥形凸起的高度为0.5μm～20μm，底部最大宽度为10μm～30μm，相邻锥形凸起之间的间距为20μm～50μm；或者

所述微结构为规则排列的凹槽，所述凹槽深度为20μm～50μm，相邻凹槽之间的间距为30μm～50μm；或者

所述微结构为均匀分布的气孔，所述气孔孔径为0.1μm～30μm。

可选的，所述绝缘介电薄膜的材料为聚二甲基硅氧烷、Ecoflex、聚氨酯、固态电解质、离子凝胶或者掺杂导电体的绝缘介电材料，所述导电体为导电聚合物、碳基导电物、金属氧化物、金属纳米线、金属或者金属氧化物纳米颗粒。

可选的，所述压电薄膜材料为无机压电陶瓷、压电陶瓷/有机高聚物复合材料或者聚合物压电材料。