一种机械结构的震动传感有机场效应晶体管及其制备方法与流程

文档序号:12614446阅读:262来源:国知局

本发明属于有机场效应晶体管传感技术领域,特别是涉及一种机械结构的震动传感有机场效应晶体管。



背景技术:

近些年来,随着有机电子学的迅速发展,有机场效应晶体管(OFETs)以低成本、可选择材料多、功能范围广等优势,以及在电路应用、传感应用等方面广泛的前景,吸引着人们的目光。MEMS是在无机微电子技术的基础上发展起来的,包括光刻、腐蚀、薄膜等工艺,还包含了精密机械加工技术等技术,然而目前主要的机械学和电子学结合的器件存在许多问题。加速度传感器和陀螺仪作为通为MEMS中相对普遍的器件,但精度不高,可靠性、稳定性差等因素限制了其发展。本发明提出了一种新的将机械结构和微电子器件结合的有机场效应晶体管,外部震动变化会直接导致载流子迁移率的改变,精度高,制作简单,对未来传感器发展的有着重大的意义。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种机械结构的震动传感有机场效应晶体管。

本发明提供的一种机械结构的震动传感有机场效应晶体管,其结构如图1所示,由图可知该有机场效应晶体管为底栅顶接触式,包括源电极(1)、漏电极(2)、有机半导体层(3)、绝缘层(4)、栅电极(5)和衬底(6);该传感器中,构成衬底的材料为硅;构成栅电极的材料为金属金;构成绝缘层的材料为二氧化硅;构成有机半导体层的材料为并五苯;构成源电极和漏电极的材料为金属金。绝缘层采用中空结构,形成横梁,有机半导体层覆盖于横梁上方,当有机场效应晶体管受到震动影响时有机半导体层和绝缘层界面处发生变化,有机场效应晶体管载迁移率改变。

本发明提供的制备上述一种机械结构的震动传感有机场效应晶体管方法,包括如下步骤:

1)在衬底上制备栅电极;

2)在所述步骤1)得到的电极上涂光刻胶进行光刻,形成保护层;

3)在所述步骤2)的保护层上通过化学汽相淀积的方法制备二氧化硅绝缘层;

4)将所述步骤3)得到的带有保护层、绝缘层的衬底进行去光刻胶处理,保护层被去除,形成中空结构;

5)在所述步骤3)得到的去光刻胶过后的绝缘层上制备有机半导体层;

6)制备源电极和漏电极,得到所述一种机械结构的震动传感有机场效应晶体管;

上述制备方法的步骤1)中,衬底材料采用的硅片可以直接购买得到,制作栅电极之前先将衬底分别用丙酮、甲醇、异丙醇和去离子水各超声清洗10分钟;栅电极的其制备方法为电子束蒸发,电子束蒸发的气压为6×10-3帕斯卡,蒸发速率为1埃/秒;

步骤2)中,保护层的制备方法为旋涂法,先将光刻胶旋涂与栅电极表面,旋涂速度为1500转/分,旋涂时间为60秒,显影液选取0.6%氢氧化钾溶液,显影时间为40秒;

步骤3)中,绝缘层的制备方法为低压化学汽相淀积,采用的反应气体为二氯硅烷和氨气,气压为40帕斯卡,工作温度为600摄氏度。

步骤5)中,有机半导体层的制备方法为真空热蒸镀时,真空度为6×10-4帕斯卡以下,蒸镀速率为0.25埃/秒,蒸镀过程中衬底温度保持在60度。

步骤6)中,源电极和漏电极的制备方法为电子束蒸发,气压为6×10-3帕斯卡,蒸发速率为1埃/秒。

【附图说明】

图1为本发明提供的一种机械结构的震动传感有机场效应晶体管的结构示意图。

图中,1为源电极、2为漏电极、3为有机半导体层、4为绝缘层、5为栅电极、6为衬底。

【具体实施方式】

下面结合具体实例对本发明作进一步说明。

本发明分别在震动和静止的状态下测量其转移特性曲线和输出特性曲线,通过计算其迁移率可确定震动和输出的关系。

本实施例按照下述步骤制备柔性有机薄膜湿度传感器:

1)所用衬底层为硅片,采用磁控溅射法制作栅电极,先将衬底分别用丙酮、甲醇、异丙醇和去离子水各超声清洗10分钟;采用电子束蒸发的方式在硅衬底上镀一层金属金薄膜,电子束蒸发的气压为6×10-3帕斯卡,蒸发速率为1埃/秒,厚度为30nm;

2)在步骤1)制备好的栅电极上涂一层光刻胶,涂速度为1500转/分,旋涂时间为60秒;进行前烘,温度为90度,时间为三分钟;接触曝光;显影,采用0.6%氢氧化钾溶液,显影时间为40秒;

3)在步骤2)得到保护层上通过低压化学汽相淀积的方法制备绝缘层,采用的反应气体为二氯硅烷和氨气,气压为40帕斯卡,工作温度为600摄氏度;

4)将步骤3)得到的带有保护层、绝缘层的衬底进行去光刻胶处理,保护层被去除,形成中空结构;

5)在所述步骤3)得到的去光刻胶过后的绝缘层上制备有机半导体层,有机半导体层的制备方法为真空热蒸镀时,真空度为6×10-4帕斯卡以下,蒸镀速率为0.25埃/秒,蒸镀过程中衬底温度保持在60度;

6)制备源电极和漏电极源电极和漏电极的制备方法为电子束蒸发,气压为6×10-3帕斯卡,蒸发速率为1埃/秒,得到所述一种机械结构的震动传感有机场效应晶体管。

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