[发明专利]非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法，所述非晶态二硫化钼柔性压力传感器，包括：柔性基底，所述柔性基底上设置有电极和若干非晶态二硫化钼薄膜；所述电极与所述非晶态二硫化钼薄膜接触；其中，所述若干非晶态二硫化钼薄膜构成压力敏感元件。本发明的制备方法工艺简单，操作易控、MoS₂薄膜沉积速率高、成膜致密均匀，易于大批生产；制备的MoS₂薄膜受压后阻值变化显著，且随压力的改变呈现出规律性变化，输出性能优异，基于该压阻薄膜制备的柔性压力传感器具有宽量程、超灵敏、柔软易变形以及适用于多尺度测量等优势。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

二硫化钼(MoS₂)作为过渡金属二硫化物材料，由于其优异的电学、光学性能及异乎寻常的比表面积，近年来受到国内外研究学者的关注。2011年，瑞士联邦理工学院的AndrasKis研究团队用仅有0.65nm的MoS₂单层薄片制作出首批晶体管，有望重新推动摩尔定律；直至2014年，二维MoS₂作为压阻材料的研究也逐渐开展起来。

鉴于原子层厚度的MoS₂具有很高的杨氏模量和断裂强度，AndrasKis研究团队将机械剥离的1-3层MoS₂制备成NEMS应变传感器，并发现大应变可以调节MoS₂的直接带隙，并得到双层MoS₂的压阻因子为-224±19。多年的研究表明，二维MoS₂具有优异的压阻效应。

二维MoS₂的制备有微机械剥离法、化学气相沉积法、液相超声剥离法和水热法等，这些方法虽然都能得到二维MoS₂，但其存在产量低、重复性差、剥离程度不高、制备条件苛刻等局限性，目前记载的MoS₂压阻式压力传感器多采用这些方法制备，难以实现批量生产。

综上，亟需一种新的非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的制备方法工艺简单，操作易控、MoS₂薄膜沉积速率高、成膜致密均匀，易于大批生产；制备的MoS₂薄膜受压后阻值变化显著，且随压力的改变呈现出规律性变化，输出性能优异，基于该压阻薄膜制备的柔性压力传感器具有宽量程、超灵敏、柔软易变形以及适用于多尺度测量等优势。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器，包括：

柔性基底，所述柔性基底上设置有电极和若干非晶态二硫化钼薄膜；所述电极与所述非晶态二硫化钼薄膜接触；

其中，所述若干非晶态二硫化钼薄膜构成压力敏感元件。

本发明的进一步改进在于，还包括：有机绝缘薄膜；所述有机绝缘薄膜覆盖全部非晶态二硫化钼薄膜以及部分电极。

本发明的进一步改进在于，所述电极和所述非晶态二硫化钼薄膜均通过MEMS技术溅射而成。

本发明的进一步改进在于，所述若干非晶态二硫化钼薄膜组成阵列结构，且以磁控溅射的方法采用MoS₂靶材溅射而成。

本发明的进一步改进在于，所述阵列结构的每一个单元尺寸均为1mm×1mm，厚度为1μm。

本发明的进一步改进在于，所述电极包括：主路电极和支路电极；其中，所述支路电极采用梳齿结构并与非晶态二硫化钼薄膜构成的压力敏感元件相接触。