[发明专利]一种高稳定性的皮肤触觉传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高稳定性的皮肤触觉传感器及其制备方法，传感器的结构从下至上依次设置为衬底、栅电极、栅极绝缘层、有机半导体层、源电极和漏电极，有机半导体层加入了质量分数为1％‑3％黄酮类化合物、5％‑7％虫胶以及0.2％‑0.5％还原氧化石墨烯。本申请中的有机半导体层引入黄酮类化合物以及虫胶之后，利用黄酮类化合物和虫胶对油脂的抗氧化性和疏水性，器件的寿命得到了显著的提高，增强了其稳定性；由于虫胶和黄酮类化合物的引入，使得器件免于二次封装，有效的降低了晶体管器件的厚度，实现了传感器的微型化；有效的改善了传统晶体管器件迁移率低，阈值电压高的特点，提升其灵敏度的同时使得器件可以工作在低电压范围，减弱了器件对外接设备的需求。

技术领域

本发明涉及皮肤触觉传感器技术领域，具体涉及一种高稳定性的皮肤触觉传感器及其制备方法。

背景技术

皮肤是非常重要的感知器官，具有保护、感觉、分泌、排泄、呼吸等功能，能够感应身体周围环境因素的变化，将传感器置于皮肤表面，能够直接用于感知人体健康、手势动作等多种信息，可拓展应用于医疗服务、休闲娱乐等领域。

大多现有的皮肤触觉传感器，都是通过将小型化的设备，紧贴于人体的皮肤表面，来感知人体的各种信息，这不免对器件的微型化、智能化提出了更高的要求。在日常的使用中，由于人体所固有的生理特性，皮肤表面始终保持一定的温度，并且将不可避免的分泌出一些汗液以及油脂，这必然对与皮肤直接接触的传感器的稳定性提出了更高的要求。急需一种新型的触觉传感器来实现器件的微型化、智能化，同时避免水氧、油脂对器件的侵蚀，提高器件的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高稳定性的皮肤触觉传感器及其制备方法，通过加入了质量分数为1％-3％黄酮类化合物、5％-7％虫胶以及0.2％-0.5％还原氧化石墨烯，利用黄酮类化合物和虫胶对油脂的抗氧化性和疏水性，增加了晶体管器件的稳定性，使得紧贴于皮肤的皮肤触觉传感器免受皮肤分泌的油脂、汗液以及空气中的水氧成分对晶体管器件的侵蚀，并可以通过精确控制有机半导体、黄酮类化合物、虫胶以及还原氧化石墨烯的比例来改善有机半导体层薄膜的形貌，有效的提升了了有机薄膜的延展性，同时利用还原氧化石墨烯的电学特性制备了高性能的晶体管器件，实现有机场效应晶体管皮肤触觉传感器的精确探测，解决了现有皮肤触觉传感器探测技术中器件寿命差、灵敏度低、外接设备复杂带来的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种高稳定性的皮肤触觉传感器，所述传感器的结构从下至上依次设置为衬底、栅电极、栅极绝缘层、有机半导体层、源电极和漏电极，所述有机半导体层加入了质量分数为1％-3％黄酮类化合物、5％-7％虫胶以及0.2％-0.5％还原氧化石墨烯。

技术原理：晶体管器件通过与皮肤紧贴，身体微弱的动作会导致其薄膜发生剧烈的形变，从而改变器件的电学特性，起到探测的作用。通过在半导体层中加入了质量分数为1％-3％黄酮类化合物、5％-7％虫胶以及0.2％-0.5％还原氧化石墨烯，利用黄酮类化合物和虫胶对油脂的抗氧化性和疏水性，增加了晶体管器件的稳定性，使得紧贴于皮肤的皮肤触觉传感器免受皮肤分泌的油脂、汗液以及空气中的水氧成分对晶体管器件的侵蚀，并可以通过精确控制有机半导体、黄酮类化合物、虫胶以及还原氧化石墨烯的比例来改善有机半导体层薄膜的形貌，有效的提升了了有机薄膜的延展性，同时利用还原氧化石墨烯的电学特性制备了高性能的晶体管器件，实现有机场效应晶体管皮肤触觉传感器的精确探测。

进一步的，所述衬底由硅片、玻璃、聚合物薄膜或金属箔制成。

进一步的，所述栅极绝缘层为二氧化硅、三氧化二铝、氮化硅、二氧化钛中的任意一种或多种无机绝缘材料；或聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯中的任意一种或多种有机聚合物绝缘材料，所述栅极绝缘层厚度为20～520nm。

进一步的，所述有机半导体层为聚3-己基噻吩、Tips-并五苯中的任意一种或多种可溶性有机半导体材料，厚度为25～400nm。