柔性触觉传感器及其制备方法技术

本申请涉及一种柔性触觉传感器及其制备方法，柔性触觉传感器包括第一柔性基板、第二柔性基板以及在第一柔性基板、第二柔性基板之间呈阵列分布的多个柔性传感单元，柔性传感单元包括栅极、微结构栅介电层及源漏极结构，栅极设置在第一柔性基板上，源漏极结构设置在第二柔性基板上并与栅极一一对应，微结构栅介电层设置在第一柔性基板与第二柔性基板之间并与栅极一一对应。柔性触觉传感器的制备方法，包括将第一柔性基板的栅极阵列、第二柔性基板的源漏极结构阵列组装在整面状的微结构栅介电层的两侧，组装过程中，对整面状的微结构栅介电层进行阵列化。本申请的柔性触觉传感器及其制备方法，可以提高传感器的空间分辨率和灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
柔性触觉传感器及其制备方法
本申请涉及传感器
，具体涉及一种柔性触觉传感器及其制备方法。
技术介绍
随着工业自动化的快速发展，以智能机器人为代表的智能产业发展愈加迅速，涉及的领域从大型化工业自动化生产线到人类生活的各个方面。触觉传感器是机器人感知外界信息的重要途径，是机器人智能化发展的重要基础，理想的触觉传感器不仅可以获取机器人手与物体的接触位置以及接触力的分布函数，而且可以得到视觉无法获取的物体信息，如震动特性、热传递特性、机械特性等。然而，目前的触觉传感器的集成程度较低，并且在集成后容易出现引线复杂、传感单元相互干扰的问题，难以准确、灵敏地检测到较小间隙下的触觉信息，不利于机器人智能化的进一步发展。
技术实现思路
针对上述技术问题，本申请提供一种柔性触觉传感器及其制备方法，可以提高传感器的空间分辨率和灵敏度。为解决上述技术问题，本申请提供一种柔性触觉传感器，包括第一柔性基板、第二柔性基板以及在所述第一柔性基板、所述第二柔性基板之间呈阵列分布的多个柔性传感单元，所述柔性传感单元包括栅极、微结构栅介电层及源漏极结构，所述栅极设置在所述第一柔性基板的朝向所述第二柔性基板的一侧表面上，所述源漏极结构设置在所述第二柔性基板的朝向所述第一柔性基板的一侧表面上并与所述栅极一一对应，所述微结构栅介电层设置在所述第一柔性基板与所述第二柔性基板之间并与所述栅极一一对应。其中，所述源漏极结构包括源极、漏极及位于所述源极、所述漏极之间的沟道，所述第一柔性基板的朝向所述第二柔性基板的一侧表面设有栅线，所述第二柔性基板的朝向所述第一柔性基板的一侧表面设有第一电极走线与第二电极走线，同一行栅极连接同一条栅线，同一列源极连接同一条第一电极走线，同一列漏极连接同一条第二电极走线。其中，所述沟道为有机半导体沟道，所述栅极、所述源极、所述漏极为金属电极。其中，所述栅极的宽度大于所述源极的内侧与所述漏极的内侧之间的距离，所述栅极的宽度小于或等于所述源极的外侧与所述漏极的外侧之间的距离。其中，所述第一柔性基板的背向所述第二柔性基板的一侧设有呈阵列分布的微结构凸起，所述微结构凸起的位置与所述栅极一一对应。其中，所述微结构栅介电层为上下表面设有微结构阵列的柔性介电层，所述微结构阵列包括金字塔阵列、四棱柱阵列、条纹结构阵列中的至少一种。本申请还提供一种柔性触觉传感器的制备方法，包括：a.提供第一柔性基板，所述第一柔性基板的一侧表面设有栅极阵列；提供第二柔性基板，所述第二柔性基板的一侧表面设有源漏极结构阵列；提供整面状的微结构栅介电层；b.将所述第一柔性基板的栅极阵列、所述第二柔性基板的源漏极结构阵列组装在所述整面状的微结构栅介电层的两侧，组装过程中，对所述整面状的微结构栅介电层进行阵列化；c.得到具有呈阵列分布的多个柔性传感单元的柔性触觉传感器。其中，步骤a中，提供第一柔性基板，所述第一柔性基板的一侧表面设有栅极阵列，包括：提供第一柔性基板；在所述第一柔性基板的一侧表面形成第一金属层；对所述第一金属层进行图案化，形成栅极阵列与栅线，同一行栅极连接同一条栅线。其中，所述对所述第一金属层进行图案化之后，还包括：提供具有微结构凹陷的模具；在所述模具中倒入前驱体材料混合物，且所述前驱体材料混合物的深度高于所述微结构凹陷的深度；将所述第一柔性基板的背向所述栅极阵列的一侧压在所述前驱体材料混合物的表面，并使所述栅极与所述微结构凹陷一一对应；对所述前驱体材料混合物进行固化；脱模，得到具有微结构凸起的第一柔性基板。其中，步骤a中，提供第二柔性基板，所述第二柔性基板的一侧表面设有源漏极结构阵列，包括：提供第二柔性基板；在所述第二柔性基板的一侧表面形成第二金属层；对所述第二金属层进行图案化，形成源级阵列、漏极阵列、第一电极走线与第二电极走线，其中，同一列源极连接同一条第一电极走线，同一列漏极连接同一条第二电极走线；在所述第二金属层上形成有机半导体层；对所述有机半导体层进行图案化，形成位于所述源极与所述漏极之间的沟道。其中，步骤a中，提供整面状的微结构栅介电层，包括：提供一柔性介电薄膜；采用激光在所述柔性介电薄膜的上下表面刻蚀微结构阵列，所述微结构阵列包括金字塔阵列、四棱柱阵列、条纹结构阵列中的至少一种；得到整面状的微结构栅介电层。其中，所述激光的单脉冲能量范围为20～300μJ，所述激光的扫描速度范围为100～3000mm/s。其中，步骤b，包括：将所述第一柔性基板的栅极阵列组装在所述整面状的微结构栅介电层的一侧；采用激光刻蚀所述整面状的微结构栅介电层，得到微结构栅介电层阵列；将所述第二柔性基板的源漏极结构阵列组装在所述微结构栅介电层阵列的另一侧。本申请还提供一种柔性触觉传感器，采用如上所述的柔性触觉传感器的制备方法制备得到。本申请的柔性触觉传感器及其制备方法，柔性触觉传感器包括第一柔性基板、第二柔性基板以及在第一柔性基板、第二柔性基板之间呈阵列分布的多个柔性传感单元，柔性传感单元包括栅极、微结构栅介电层及源漏极结构，栅极设置在第一柔性基板上，源漏极结构设置在第二柔性基板上并与栅极一一对应，微结构栅介电层设置在第一柔性基板与第二柔性基板之间并与栅极一一对应。柔性触觉传感器的制备方法，包括将第一柔性基板的栅极阵列、第二柔性基板的源漏极结构阵列组装在整面状的微结构栅介电层的两侧，组装过程中，对整面状的微结构栅介电层进行阵列化。本申请的柔性触觉传感器及其制备方法，可以提高传感器的空间分辨率和灵敏度。附图说明图1是根据第一实施例示出的柔性触觉传感器的剖视示意图；图2是根据第一实施例示出的柔性触觉传感器的透视示意图；图3是根据第一实施例示出的第二柔性基板的结构示意图；图4是根据第二实施例示出的柔性触觉传感器的透视示意图；图5是根据第二实施例示出的第二柔性基板的结构示意图；图6是根据第三实施例示出的柔性触觉传感器的制备方法的流程示意图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性触觉传感器，其特征在于，包括第一柔性基板、第二柔性基板以及在所述第一柔性基板、所述第二柔性基板之间呈阵列分布的多个柔性传感单元，所述柔性传感单元包括栅极、微结构栅介电层及源漏极结构，所述栅极设置在所述第一柔性基板的朝向所述第二柔性基板的一侧表面上，所述源漏极结构设置在所述第二柔性基板的朝向所述第一柔性基板的一侧表面上并与所述栅极一一对应，所述微结构栅介电层设置在所述第一柔性基板与所述第二柔性基板之间并与所述栅极一一对应。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性触觉传感器，其特征在于，包括第一柔性基板、第二柔性基板以及在所述第一柔性基板、所述第二柔性基板之间呈阵列分布的多个柔性传感单元，所述柔性传感单元包括栅极、微结构栅介电层及源漏极结构，所述栅极设置在所述第一柔性基板的朝向所述第二柔性基板的一侧表面上，所述源漏极结构设置在所述第二柔性基板的朝向所述第一柔性基板的一侧表面上并与所述栅极一一对应，所述微结构栅介电层设置在所述第一柔性基板与所述第二柔性基板之间并与所述栅极一一对应。


2.根据权利要求1所述的柔性触觉传感器，其特征在于，所述源漏极结构包括源极、漏极及位于所述源极、所述漏极之间的沟道，所述第一柔性基板的朝向所述第二柔性基板的一侧表面设有栅线，所述第二柔性基板的朝向所述第一柔性基板的一侧表面设有第一电极走线与第二电极走线，同一行栅极连接同一条栅线，同一列源极连接同一条第一电极走线，同一列漏极连接同一条第二电极走线。


3.根据权利要求2所述的柔性触觉传感器，其特征在于，所述沟道为有机半导体沟道，所述栅极、所述源极、所述漏极为金属电极。


4.根据权利要求2所述的柔性触觉传感器，其特征在于，所述栅极的宽度大于所述源极的内侧与所述漏极的内侧之间的距离，所述栅极的宽度小于或等于所述源极的外侧与所述漏极的外侧之间的距离。


5.根据权利要求1所述的柔性触觉传感器，其特征在于，所述第一柔性基板的背向所述第二柔性基板的一侧设有呈阵列分布的微结构凸起，所述微结构凸起的位置与所述栅极一一对应。


6.根据权利要求1所述的柔性触觉传感器，其特征在于，所述微结构栅介电层为上下表面设有微结构阵列的柔性介电层，所述微结构阵列包括金字塔阵列、四棱柱阵列、条纹结构阵列中的至少一种。


7.一种柔性触觉传感器的制备方法，其特征在于，包括：
a.提供第一柔性基板，所述第一柔性基板的一侧表面设有栅极阵列；提供第二柔性基板，所述第二柔性基板的一侧表面设有源漏极结构阵列；提供整面状的微结构栅介电层；
b.将所述第一柔性基板的栅极阵列、所述第二柔性基板的源漏极结构阵列组装在所述整面状的微结构栅介电层的两侧，组装过程中，对所述整面状的微结构栅介电层进行阵列化；
c.得到具有呈阵列分布的多个柔性传感单元的柔性触觉传感器。


8.根据权利要求7所述的柔性触觉传感器的制备方法，其特征在于，步骤a中，提供第一柔性基板，所述第一柔性基板的一侧表...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，杜琦峰，陈颖，艾骏，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33