非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法，所述非晶态二硫化钼柔性压力传感器，包括：柔性基底，所述柔性基底上设置有电极和若干非晶态二硫化钼薄膜；所述电极与所述非晶态二硫化钼薄膜接触；其中，所述若干非晶态二硫化钼薄膜构成压力敏感元件。本发明专利技术的制备方法工艺简单，操作易控、MoS

【技术实现步骤摘要】
非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法
本专利技术属于传感器
，特别涉及一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法。
技术介绍
二硫化钼(MoS2)作为过渡金属二硫化物材料，由于其优异的电学、光学性能及异乎寻常的比表面积，近年来受到国内外研究学者的关注。2011年，瑞士联邦理工学院的AndrasKis研究团队用仅有0.65nm的MoS2单层薄片制作出首批晶体管，有望重新推动摩尔定律；直至2014年，二维MoS2作为压阻材料的研究也逐渐开展起来。鉴于原子层厚度的MoS2具有很高的杨氏模量和断裂强度，AndrasKis研究团队将机械剥离的1-3层MoS2制备成NEMS应变传感器，并发现大应变可以调节MoS2的直接带隙，并得到双层MoS2的压阻因子为-224±19。多年的研究表明，二维MoS2具有优异的压阻效应。二维MoS2的制备有微机械剥离法、化学气相沉积法、液相超声剥离法和水热法等，这些方法虽然都能得到二维MoS2，但其存在产量低、重复性差、剥离程度不高、制备条件苛刻等局限性，目前记载的MoS2压阻式压力传感器多采用这些方法制备，难以实现批量生产。综上，亟需一种新的非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器及其制备方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术的制备方法工艺简单，操作易控、MoS2薄膜沉积速率高、成膜致密均匀，易于大批生产；制备的MoS2薄膜受压后阻值变化显著，且随压力的改变呈现出规律性变化，输出性能优异，基于该压阻薄膜制备的柔性压力传感器具有宽量程、超灵敏、柔软易变形以及适用于多尺度测量等优势。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器，包括：柔性基底，所述柔性基底上设置有电极和若干非晶态二硫化钼薄膜；所述电极与所述非晶态二硫化钼薄膜接触；其中，所述若干非晶态二硫化钼薄膜构成压力敏感元件。本专利技术的进一步改进在于，还包括：有机绝缘薄膜；所述有机绝缘薄膜覆盖全部非晶态二硫化钼薄膜以及部分电极。本专利技术的进一步改进在于，所述电极和所述非晶态二硫化钼薄膜均通过MEMS技术溅射而成。本专利技术的进一步改进在于，所述若干非晶态二硫化钼薄膜组成阵列结构，且以磁控溅射的方法采用MoS2靶材溅射而成。本专利技术的进一步改进在于，所述阵列结构的每一个单元尺寸均为1mm×1mm，厚度为1μm。本专利技术的进一步改进在于，所述电极包括：主路电极和支路电极；其中，所述支路电极采用梳齿结构并与非晶态二硫化钼薄膜构成的压力敏感元件相接触。本专利技术的进一步改进在于，还包括：有机绝缘薄膜；所述有机绝缘薄膜覆盖所述支路电极以及非晶态二硫化钼薄膜构成的压力敏感元件；所述有机绝缘薄膜为绝缘油，厚度为10～30μm。本专利技术的进一步改进在于，所述柔性基底采用聚二甲基硅氧烷或聚酰亚胺，厚度为100～500μm。本专利技术的一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：在柔性基底上制备电极层并图形化，形成电极；在柔性基底上采用磁控溅射或电子束蒸发的工艺制备若干非晶态二硫化钼薄膜；其中，所述电极与所述非晶态二硫化钼薄膜接触；所述若干非晶态二硫化钼薄膜构成压力敏感元件。本专利技术的进一步改进在于，采用光刻、磁控溅射或蒸镀工艺在柔性基底的表面制备电极层并实现图形化。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的MoS2薄膜受压后阻值变化显著，且随压力的改变呈现出规律性变化，输出性能优异；通过柔性基底实现了传感器的柔性功能；基于该压阻薄膜制备的柔性压力传感器具有宽量程、超灵敏、柔软易变形以及适用于多尺度测量等优势。本专利技术的基于磁控溅射或电子束蒸发等工艺制备的非晶态MoS2超薄型高性能柔性压力传感器，首次发现非晶态MoS2具有良好的压阻效应，可在超薄的柔性基底上实现微小压力的测量；通过MEMS技术实现了敏感元件的微型化，使其具有较高的灵敏度；敏感元件采用磁控溅射或电子束蒸发等方法，实现大面积均匀制备，可实现柔性传感器的多尺度制备。本专利技术中，敏感元件在有机绝缘薄膜的封装保护下，具有良好的密封性，避免了环境中水汽进入柔性压力传感器中，从而保证柔性压力传感器的性能，同时延长柔性压力传感器的使用寿命。本专利技术公开了磁控溅射或电子束蒸发等工艺制备的非晶态二硫化钼(MoS2)超薄型高性能柔性压力传感器的制备方法；制备的非晶态MoS2超薄型高性能柔性压力传感器具有宽量程、超灵敏、柔软易变形、使用寿命长以及适用于多尺度测量等特点。具体的，本专利技术首次发现磁控溅射和电子束蒸发等工艺制备的非晶态MoS2具有压阻效应，其制备工艺简单，可大面积生产，具有广泛的应用前景。本专利技术提供的基于磁控溅射或电子束蒸发等工艺制备的非晶态MoS2超薄型高性能柔性压力传感器，其制备方法工艺简单，操作易控、MoS2薄膜沉积速率高、成膜致密均匀，易于大批生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的非晶态MoS2超薄型高性能柔性压力传感器的俯视结构示意图；图2是本专利技术实施例中，电极的结构示意图；图3是本专利技术实施例中，非晶态MoS2超薄型高性能柔性压力传感器的侧视结构示意图；图4是本专利技术实施例中，非晶态MoS2超薄型高性能柔性压力传感器记录下的压力测试示意图；其中，横坐标是压力，纵坐标是绝对电阻△R/R；图中，1、柔性基底；2、电极；3、非晶态二硫化钼薄膜；4、有机绝缘薄膜。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例。基于本专利技术公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术实施例的一种非晶态MoS2超薄型高性能柔性压力传感器，包括：柔性基底1；柔性基底1上面通过MEMS技术溅射有电极2和非晶态二硫化钼薄膜3，敏感元件和电极的表面印刷一层有机绝缘薄膜4。其中，非晶态二硫化钼薄膜构成MoS2压阻敏感元件。本专利技术的基于磁控溅射或电子束蒸发等工艺制备的非晶态MoS2超薄型高性能柔性压力传感器，首次发现非晶态MoS2具有良好的压阻效应，可在超薄的柔性基底上实现微小压力的测量；通过柔性基底实现了传感器的柔性功能。该非晶态MoS2超薄型高性能柔性压力传感器具有宽量程、超灵敏、柔软易变形、使用寿命长以及适用于多尺度测量等特点。本专利技术实施例中，通过MEMS技术实现了敏感元件的微型化，使其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器，其特征在于，包括：/n柔性基底(1)，所述柔性基底(1)上设置有电极(2)和若干的非晶态二硫化钼薄膜(3)；所述电极(2)与非晶态二硫化钼薄膜(3)接触；/n其中，所述若干的非晶态二硫化钼薄膜(3)构成压力敏感元件。/n

【技术特征摘要】
1.一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器，其特征在于，包括：
柔性基底(1)，所述柔性基底(1)上设置有电极(2)和若干的非晶态二硫化钼薄膜(3)；所述电极(2)与非晶态二硫化钼薄膜(3)接触；
其中，所述若干的非晶态二硫化钼薄膜(3)构成压力敏感元件。


2.根据权利要求1所述的一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器，其特征在于，还包括：有机绝缘薄膜(4)；所述有机绝缘薄膜(4)覆盖全部非晶态二硫化钼薄膜(3)以及部分电极(2)。


3.根据权利要求1所述的一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器，其特征在于，所述电极(2)和所述非晶态二硫化钼薄膜(3)均通过MEMS技术溅射而成。


4.根据权利要求1所述的一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器，其特征在于，所述若干非晶态二硫化钼薄膜(3)组成阵列结构，且以磁控溅射的方法采用MoS2靶材溅射而成。


5.根据权利要求4所述的一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器，其特征在于，所述阵列结构的每一个单元尺寸均为1mm×1mm，厚度为1μm。


6.根据权利要求1所述的一种非晶态二硫化钼柔性压力传感器，其特征在于，所述电极(2)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉龙，庞星，张琪，赵星越，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61