本发明属于半导体器件技术领域，更具体地说，是涉及一种压力传感器。
背景技术：
随着科学技术的迅速发展，人类社会进入了高度信息化的智能时代，压力传感器在很多应用领域起着非常重要的作用。目前广泛使用的mems压力传感器普遍采用硅薄膜，由于材料物理特性的限制，薄膜尺寸较大，灵敏度有限。石墨烯是一种蜂巢状的二维结构，由碳原子经sp2电子轨道杂化后形成，只有一个原子厚度，拥有其它半导体材料无法比拟的优异性质，具有非常突出的机械与电学性质，杨氏模量约为1tpa，最大拉伸应变可以达到20％，载流子的迁移速率极高，在室温和液氮温度下分别可以达到15000cm2v-1s-1和60000cm2v-1s-1，比表面积高达2630m2/g。因此，石墨烯是一种很好的传感器材料，且具有与现有半导体制造技术相兼容的优势。此外，2010年，c.r.dean等人通过实验制备出了六边形氮化硼，其具有与石墨相近的晶格常数。而且，研究发现石墨烯/氮化硼组成的二维材料异质结构具有可调的禁带宽度。
一种基于二维材料的压力传感器的工作机制与其制备工艺和器件结构有很大关联，存在多种可能的工作机制：第一种是应力引起二维材料的禁带宽度，进而改变电阻；第二种是应力引起二维材料层与层之间交叠面积的改变，进而改变层与层之间的接触电阻；第三种是二维材料层间的隧穿效应，通过改变层与层之间的距离进而改变电阻。
基于以上所述的工作原理，人们提出了多种基于二维材料的压力或应力传感器结构，然而，普通的二维材料薄膜在过量形变下容易形成不可恢复的裂纹而发生损坏。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种压力传感器，旨在解决薄膜层容易发生裂纹损坏的情况，以使压力传感器获得高灵敏度、大量程、高稳定性和高可靠性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种压力传感器，包括由下而上依次设置的衬底、支架、若干层的薄膜层和电极，所述支架上设有腔体，所述电极位于所述薄膜层的两端；所述薄膜层的层数大于1，且所述薄膜层为叉指结构。
进一步地，不同层的所述薄膜层的材质为相同种类或者不同种类的二维材料。
进一步地，所述二维材料为石墨烯或氮化硼。
进一步地，不同层的所述薄膜层之间的叉指交叠尺寸小于两个电极的间距。
进一步地，所述腔体为方体或圆柱体。
进一步地，所述衬底的材质为si或蓝宝石。
进一步地，所述支架的材质为si或sio2。
进一步地，所述支架和薄膜层之间还设有支撑薄膜层，所述支撑薄膜层覆盖在支架上且覆盖在腔体上。
进一步地，所述支撑薄膜层的材质为si、sio2、al2o3或有机聚合物，厚度在0.1μm～10μm之间。
本发明提供的压力传感器的有益效果在于：与现有技术相比，本发明压力传感器，将薄膜层设置成叉指结构，二维材料够成的薄膜层在较大压力下发生层移，但不会形成裂纹，从而增强抗应变能力，实现高灵敏度、大量程、高稳定性和高可靠性的压力传感器。
附图说明
图1为本发明实施例提供的没有支撑薄膜层的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的没有支撑薄膜层的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的有支撑薄膜层的结构示意图一；
图4为本发明实施例提供的有支撑薄膜层的结构示意图二；
图5为本发明实施例图1中支架的结构示意图；
图6为本发明实施例图2中支架的结构示意图；
图7为沿图4中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为相同种类的二维材料的结构示意图；
图8为沿图2中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为相同种类的二维材料的结构示意图；
图9沿图4中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为不同种类的二维材料的结构示意图一；
图10沿图4中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为不同种类的二维材料的结构示意图二；
图11沿图4中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为不同种类的二维材料的结构示意图三；
图12沿图4中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为不同种类的二维材料的结构示意图四；
图13沿图2中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为不同种类的二维材料的结构示意图一；
图14沿图2中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为不同种类的二维材料的结构示意图二；
图15沿图2中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为不同种类的二维材料的结构示意图三；
图16沿图2中a-a’线的剖视得到薄膜层材质为不同种类的二维材料的结构示意图四；
图17本发明实施例提供的另一个实施例的结构示意图。
其中：1、衬底；2、支架；3、腔体；4、支撑薄膜层；5、薄膜层；6、电极；7、第一二维材料；8第二二维材料。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1-图4，现对本发明提供的压力传感器进行说明。所述压力传感器，包括由下而上依次设置的衬底1、支架2、若干层的薄膜层5和电极6，支架2上设有腔体3，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。
支架2上设有腔体3，支架2中间部分挖空形成腔体3，电极6位于薄膜层5的两端，电极6是相对设置的。
本发明提供的压力传感器，与现有技术相比，薄膜层5设置为叉指结构，薄膜层5在较大压力下发生层移，但不会形成裂纹，从而增强抗应变能力，实现高灵敏度、大量程、高稳定性和高可靠性的压力传感器，可应用于医学、生物、环境和食品等领域。
进一步地，请一并参阅图5，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，支架2为方体中间设有腔体3。
进一步地，请一并参阅图6，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，支架2为两条相对应的条形组成，两条形组成的支架2中间为腔体3。
进一步地，请一并参阅图7至图8，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，不同层的所述薄膜层5材质为相同种类的二维材料。
进一步地，请一并参阅图9至图16，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，不同层的所述薄膜层5的材质为不同种类的二维材料。
进一步地，请参阅图1至图4，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，二维材料为石墨烯或氮化硼或其它二维半导体材料或多种材料任意组合，二维材料的总层数大于1。
进一步地，参阅图7及图17，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，不同层的薄膜层5之间的叉指交叠尺寸δl小于两个电极6的间距。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，腔体3为方体、圆柱体或任意形状腔体3结构。
进一步地，请参阅图1至图4，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，衬底1的材质为si、蓝宝石或其他半导体材料。
进一步地，参阅图1至图4，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，支架2的材质为si、sio2或其他半导体或绝缘体材料。
进一步地，请参阅图3至图4，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，支架2和薄膜层5之间还设有支撑薄膜层4，所述支撑薄膜层4覆盖在支架2上且覆盖在腔体3上。
进一步地，请参阅图3至图4，作为本发明提供的压力传感器的一种具体实施方式，支撑薄膜层4的材质为si、sio2、al2o3或有机聚合物，厚度在0.1μm～10μm之间。
实施例1：
如图1所示，由下而上依次设置的衬底1、支架2、若干层的薄膜层5和电极6，支架2上设有腔体3，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。支架2为方体中间设有腔体3。
不同层的所述薄膜层5材质为相同种类或不同种类的的二维材料。
实施例2：
如图2所示，由下而上依次设置的衬底1、支架2、若干层的薄膜层5和电极6，支架2上设有腔体3，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。支架2为两条相对应的条形组成，两条形组成的支架2中间为腔体3。
不同层的所述薄膜层5的材质为相同种类或不同种类的的二维材料。
实施例3：
如图3所示，由下而上依次设置的衬底1、支架2、支撑薄膜层4、若干层的薄膜层5和电极6，支架2上设有腔体3，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。支架2为方体中间设有腔体3。
不同层的所述薄膜层5的材质为相同种类或不同种类的二维材料。
实施例4：
如图4所示，由下而上依次设置的衬底1、支架2、支撑薄膜层4、若干层的薄膜层5和电极6，支架2上设有腔体3，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。支架2为两条相对应的条形组成，两条形组成的支架2中间为腔体3。
不同层的所述薄膜层5的材质为相同种类或不同种类的二维材料。
实施例5：
如图7所示，由下而上依次设置的衬底1、支架2、支撑薄膜层4、若干层的薄膜层5和电极6，支架2上设有腔体3，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。不同层的所述薄膜层5材质为相同种类的二维材料。
实施例6：
如图8所示，由下而上依次设置的衬底1、支架2、若干层的薄膜层5和电极6，支架2上设有腔体3，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。不同层的所述薄膜层5材质为相同种类的二维材料，二维材料为第一二维材料7。
实施例7：
如图9-图12所示，由下而上依次设置的衬底1、支架2、支撑薄膜层4、若干层的薄膜层5和电极6，支架2上设有腔体3，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。不同层的所述薄膜层5的材质为不同种类的二维材料，二维材料为第一二维材料7和第二二维材料8。
实施例8：
如图13-图16所示，由下而上依次设置的衬底1、支架2、若干层的薄膜层5和电极6，支架2上设有腔体3，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。不同层的所述薄膜层5的材质为不同种类的二维材料，二维材料为第一二维材料7和第二二维材料8。
实施例9：
如图17所示，由下而上依次设置的支撑薄膜层4、若干层的薄膜层5和电极6，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。
不同层的所述薄膜层5材质为不同种类的二维材料，二维材料为第一二维材料7和第二二维材料8。
实施例10：
由下而上依次设置的支撑薄膜层4、若干层的薄膜层5和电极6，电极6位于所述薄膜层5的两端；薄膜层5的层数大于1，且薄膜层5为叉指结构。
不同层的所述薄膜层5材质为相同种类的二维材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。