[發明專利]一種基于硒化銦晶體管的PVDF壓電傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 201811553659.4
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109509831A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 韓琳;姜建峰;桑元華;王孚雷;張宇;劉宏
• 申請（專利權）人: 山東大學深圳研究院
• 主分類號: H01L41/113
• 分類號: H01L41/113;H01L41/193;H01L41/22;H01L27/06;H01L27/20;H01L29/24
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

本發明涉及一種基于硒化銦晶體管的PVDF壓電傳感器及其制作方法，屬于壓電傳感器領域，包括P型硅片、二氧化硅薄膜、三氧化二鋁薄膜、金屬電極、InSe納米薄膜和PVDF薄膜，P型硅片的一側上表面設置二氧化硅薄膜、三氧化二鋁薄膜和InSe納米薄膜，InSe納米薄膜上設置有PMMA層，兩個金屬電極固定于InSe納米薄膜上，P型硅片的另一側上表面設置有PVDF薄膜，PVDF薄膜上下表面均設有一層Au，Au與金屬電極相連。本發明選擇具有高靈敏、高遷移率的二維硒化銦材料和具有優異壓電特性的PVDF薄膜來提供信號，使用晶體管的本征放大作用，放大由PVDF提供的壓力信號，大大提高壓力傳感器的檢測精度以及靈敏度。

技術領域

本發明涉及一種基于硒化銦晶體管的PVDF壓電傳感器及其制作方法，屬于壓電傳感器技術領域。

背景技術

近年來，壓電傳感器設備已經在廣泛地應用在諸多技術領域，如顯示器，機器人，能量采集器等。在生物醫藥領域，高靈敏、集成化的壓力傳感器的發展受到眾多科學家的關注，在觸診和機器人手術中，直接接觸物理對象的高靈敏觸覺傳感器是迫切需要的，而選擇合適的壓電材料以及傳感器的結構是目前壓電領域研究的熱點。

步入21世紀以來，納米材料與技術的研究領域和應用前景迅速拓展到信息、能源、材料、生物、醫學等方面。納米材料由于其種類繁多，且表現出了優異的各項性能，被廣泛的用于組裝各種納米電子器件，并日益影響著人類日常的生活。

二維層狀半導體材料表現出不同于塊體材料的物理和化學性質，在納米電子器件和納米光電子器件中展現了巨大的應用前景，因此成為材料和電子領域研究的熱點。其中典型的為石墨烯和二硫化鉬，石墨烯雖具有優良的性質，其零帶隙的能帶結構使得基于石墨烯的場效應晶體管具有極低的電流開關比、光電探測器具有極低的光電探測信噪比，大大限制了石墨烯在高性能微電子和光電子領域的應用。二硫化鉬雖然有隨層數可控的禁帶寬度，然而由于材料自身性質的限制，缺少高電子輸運性能和高的光電探測性能。

目前高靈敏的壓電傳感器在人工智能，生物醫藥等眾多前沿交叉的領域發揮著必不可少的作用，雖然目前國際上在這方面進行了很深入科學研究，不過目前超精密的設備對于壓力傳感器的靈敏度以及精度提出了更高的要求。目前市面上常規的的壓力傳感器的檢測精度以及靈敏度都較低，并且一般體積較大，不能滿足日益發展的科技水平。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于硒化銦晶體管的PVDF壓電傳感器及其制作方法，選擇具有高靈敏、高遷移率的二維硒化銦材料和具有優異壓電特性的PVDF薄膜來提供信號，使用晶體管的本征放大作用，放大由PVDF提供的壓力信號，大大提高壓力傳感器的檢測精度以及靈敏度。

術語解釋：

PVDF：聚偏氟乙烯，一種新型的高分子材料，屬于一種堅韌的熱塑性工程塑料，重復單元由—CH2—CH2—構成，它的結構規整，是一種半結晶型聚合物。

PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯，以丙烯酸及其酯類聚合所得到的聚合物統稱丙烯酸類樹酯，相應的塑料統稱聚丙烯酸類塑料，其中以聚甲基丙烯酸甲酯應用最廣泛，聚甲基丙烯酸甲酯縮寫代號為PMMA，俗稱有機玻璃。

PI膠帶：全名為聚酰亞胺膠帶，最重要的一個特性就是耐高溫。

本發明的％均為質量百分比。

本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種基于硒化銦晶體管的PVDF壓電傳感器，包括P型硅片、二氧化硅薄膜、三氧化二鋁薄膜、兩個金屬電極、InSe納米薄膜和PVDF薄膜，所述P型硅片的一側上表面依次設置所述二氧化硅薄膜、三氧化二鋁薄膜和InSe納米薄膜，所述InSe納米薄膜上還設置有PMMA層，兩個金屬電極固定于InSe納米薄膜上，所述P型硅片的另一側上表面設置有所述PVDF薄膜，所述PVDF薄膜上下表面均設有一層Au，所述Au與金屬電極之間相連。