[发明专利]基于薄膜晶体管的压力传感器及其制备方法

说明书

一种基于薄膜晶体管的压力传感器及其制备方法，该基于薄膜晶体管的压力传感器包括薄膜晶体管；底电极，设置在薄膜晶体管背板凹槽上；种子层，设置在底电极上；氧化锌纳米线层，设置在种子层上；支撑层，设置在氧化锌纳米线层上；以及顶电极，设置在支撑层上。本发明实现了基于a‑IGZO‑TFT(非晶态的铟镓锌氧化物薄膜晶体管)和ZnO NWs(氧化锌纳米线)的压力传感器实现的制作，其工艺比较简单，可以推广到制作多种薄膜晶体管与ZnO NWs的压力传感器。

技术领域

本发明属于薄膜晶体管及传感器领域，具体涉及一种基于薄膜晶体管的压力传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器(Pressure sensor)是一种通过感应压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成电信号的输出的器件。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。对于压力传感阵列而言，通常是使用薄膜晶体管(TFT)作为选通器件来控制像素单元。目前用于实现压力传感的材料主要为压电材料。其中陶瓷类材料具有非常高的压电系数成为实现压力转化的最佳选择。但是由于这类材料在完成极化时需要高温、高压等严苛的条件，从而限制了其在TFT显示面板等低温制备工艺中的应用；另一类研究比较多的压电材料为聚偏二氟乙烯膜(PVDF)，同样的问题是为了实现相对高的灵敏度及压电系数，在该类材料制备时需要高温和高电场的作用，这也限制了其在TFT中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种基于薄膜晶体管的压力传感器及其制备方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种基于薄膜晶体管的压力传感器，包括：

薄膜晶体管；

底电极，设置在薄膜晶体管背板凹槽上；

种子层，设置在底电极上；

氧化锌纳米线层，设置在种子层上；

支撑层，设置在氧化锌纳米线层上；以及

顶电极，设置在支撑层上。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种基于薄膜晶体管的压力传感器的制备方法，包括：

在薄膜晶体管的背板上制备底电极；

在底电极上制备种子层；

在种子层上制备纳米孔材料；

在纳米孔材料中制备氧化锌纳米线层；

在氧化锌纳米线层上制作支撑层；以及

在支撑层上制作顶电极。

基于上述技术方案可知，本发明的基于薄膜晶体管的压力传感器及其制备方法相对于现有技术至少具有以下优势之一或一部分：

1、本发明实现了基于a-IGZO-TFT(非晶态的铟镓锌氧化物薄膜晶体管)和ZnO NWs(氧化锌纳米线)的压力传感器实现的制作，其工艺比较简单，可以推广到制作多种薄膜晶体管与ZnO NWs的压力传感器；

2、相对于传统的压电材料而言的，如陶瓷类材料的压力传感器，一般制备温度在1000K以上，而本发明实现了在低温(70-100℃)下制备压力传感器的技术；

3、相对于传统的材料(如聚合物类材料)需要在高的极化电场(600V)才能实现压力传感的特性，而本发明实现了压力传感器在较低电压(3-5V)操作下实现压力传感的特性；

4、本发明由于采用IGZO或者有机半导体材料作为薄膜晶体管，其具有柔性、可弯曲等的特征，因此对于电子皮肤、智能机械手臂以及显示面板中的压力集成提出了一套技术方案；