[发明专利]一种基于有机薄膜晶体管的温度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度传感器，具体涉及一种基于有机薄膜晶体管的温度传感器及其制备方 法，属于有机电子器件制备技术领域。

背景技术

随着诸如物联网、智能监控、人工皮肤等新型智能应用技术的出现，将信息时代推向了“亿 万传感器”时代，低成本的具有不同功能的传感器受到越来越多的关注。由于温度指标对环境 变化、生化过程控制、人体感知等有着显著的影响，因此温度传感器是众多类型的传感器中极 其重要的一种。另一方面，随着有机电子技术领域的兴起以及印刷技术的进步，使得能够大面 积、低成本地制造具有柔性特性的有机薄膜晶体管成为可能。得益于该技术的发展，基于有机 薄膜晶体管的温度传感器将具有十足的吸引力和极大的应用需求。然而现阶段基于有机薄膜晶 体管的温度传感器存在着操作电压高(>20V)、难以柔性化、有源矩阵工艺复杂等不足。尤 其对于诸如电子皮肤之类的应用来讲，亟需能够低电压操作(<5V)的柔性温度传感器。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种基于有机薄膜晶体管的温度传感器， 其栅介质层中使用具有高介电常数且在一定温度范围内介电常数对温度敏感的绝缘材料，并且 器件实现低电压工作(低于5V)。本发明的另一目的是，提供一种基于有机薄膜晶体管的温 度传感器的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于有机薄膜晶体管的温度传感器，其器件工作电压低于5V且无电学迟滞效应，包 括衬底、源电极、漏电极、有机半导体层、栅介质层和栅电极，所述栅介质层具有大电容值且 对温度敏感，该栅介质层的电容大于100nF/cm²。

进一步地，所述的栅介质层由具有低介电常数的第一介质层和具有高介电常数的第二介质 层叠加而成，所述第一介质层紧邻所述有机半导体层，并且置于该有机半导体层与所述第二介 质层之间，所述第二介质层置于所述栅电极与所述第一介质层之间。

进一步地，所述的第一介质层的介电常数小于3。

进一步地，所述的第二介质层常温下的介电常数高于55，且在一定温度范围内具有介电常 数对温度敏感的特性。

进一步地，所述的第二介质层为弛豫铁电聚合物材料，在一定温度范围内没有铁电效应。

进一步地，所述的有机薄膜晶体管既是开关器件，又是温度信号转换器。

进一步地，所述的温度传感器采用顶栅底接触型结构，自下而上依次第一层为所述衬底， 第二层为所述源电极和漏电极，第三层为置于所述源电极与漏电极之间的所述有机半导体层， 第四层为栅介质层，第五层为所述栅电极。

或者，所述的温度传感器采用底栅底接触型结构，自下而上依次第一层为所述衬底，第二 层为所述栅电极，第三层为栅介质层，第四层为所述源电极和漏电极，第五层为置于所述源电 极与漏电极之间的所述有机半导体层。

本发明的另一技术方案为：

一种基于有机薄膜晶体管的温度传感器的制备方法，其采用溶液法加工，包括：在所述衬 底上打印出所述栅电极，再依次沉积出第二介质层和第一介质层构成所述栅介质层，之后在所 述第一介质层上分别打印出所述源电极和漏电极，最后在所述源电极与漏电极之间沉积形成有 机半导体层。

本发明的又一技术方案为：

一种基于有机薄膜晶体管的温度传感器的制备方法，包括：在所述衬底上制作所述源电极 和漏电极，在所述源电极与漏电极之间沉积形成所述有机半导体层，再在该有机半导体层上依 次沉积出第一介质层和第二介质层构成所述栅介质层，最后在所述第二介质层上沉积所述栅电 极。

本发明取得了如下有益效果：

第一，所述的温度传感器是基于有机薄膜晶体管制备的，具有可大面积加工、制造成本低、 产品周期短等优点。

第二，所述温度传感器具有柔韧性好等独特优势，对于人工智能、产品标等新型应用极具 吸引力。

第三，本发明由于采用的栅绝缘层的电容较大，有机薄膜晶体管的亚阈值摆幅将很小，有 利于器件低电压工作，因此工作时操作电压低，便于与光伏电池、纸电池、无线电波等电源系 统集成，极大地拓展了所述温度传感器的应用方式。

第四，所述温度传感器器件本身具有晶体管和温度传感器双重工作模式，简化了传统的基 于薄膜晶体管阵列外加传感器的有源矩阵传感设计。

附图说明