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新型压力传感器件及基于薄膜晶体管集成的研究

作　者: 古铖
导　师: 郭小军
学　校: 上海交通大学
专　业: 电路与系统
关键词: 电容式压力传感器薄膜晶体管接触电阻集成器件
分类号: TP212.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

透明的具有弹性的压力传感器件作为基础的电子元件和光电子元件在人机交互系统和机器人探测传感系统中具有广泛的潜在应用，从而受到了越来越多的关注。但是采用简单的低成本工艺制备出具备透明，高灵敏度和机械弹性性质的压力传感器仍然是一大挑战。本文中用银纳米线和聚二甲基硅氧烷（PDMS）制备了一种透明，高导电率的弹性导电薄膜，基于这种导电薄膜用层压成型法工艺制备出了具有弹性和透明性质的电容式压力传感器件。为了能将电容式压力传感器件方便的应用在电路系统中，本文还研究了其基于薄膜晶体管的集成。本文中介绍了薄膜晶体管的工作机理，并通过实验和器件仿真的方法详细研究了接触电阻效应对薄膜晶体管器件性能的影响，并了解到导电沟道的长度，漏极电压的大小以及源漏电极所用的金属材料均会影响器件的接触电阻。然后根据器件性能的考虑，制备了低电压的氧化物薄膜晶体管以用来与电容式压力传感器件进行集成。最后通过层压成型法将压力传感器与氧化物薄膜晶体管进行了集成得到了集成结构的压力传感器件。通过实验分析，这种压力传感器件对压力的响应表现为漏极电流的变化，因此能很方便的直接集成在电路系统中进行应用，而不再像电容式压力传感器件一样需要复杂的外围电路配合才能在电路系统中应用。而且，通过对晶体管栅极进行适当的偏置能显著的提高其灵敏度。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
符号说明  11-12
第一章绪论  12-20
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 相关工作及国内外研究现状  13-18
    1.2.1 压力传感器的分类  13-14
    1.2.2 应用于电子皮肤的压力传感器件  14-16
    1.2.3 应用在其他应用中的压力传感器件  16-18
    1.2.4 压力传感器与晶体管集成的应用  18
  1.3 主要工作和章节安排  18-20
第二章电容式压力传感器件的制备和分析  20-36
  2.1 电容式压力传感器的组成材料  20-23
    2.1.1 聚二甲基硅氧烷  21-22
    2.1.2 银纳米线  22-23
  2.2 电容式压力传感器件的制备工艺  23-26
  2.3 测试方法  26-30
    2.3.1 前置放大电路的设计  26-28
    2.3.2 利用仪器搭建的测试平台  28-30
  2.4 实验结果与分析讨论  30-34
    2.4.1 聚二甲基硅氧烷与压力灵敏度的关系  30-31
    2.4.2 银纳米线电极与压力灵敏度的关系  31-34
  2.5 本章小结  34-36
第三章薄膜晶体管的工作机理与性能分析  36-52
  3.1 结构及工作原理  36-39
  3.2 电学性能参数  39-40
  3.3 接触电阻对器件性能的影响  40-48
    3.3.1 导电沟道长度对接触电阻的影响  41-42
    3.3.2 漏极电压大小对接触电阻的影响  42-45
    3.3.3 接触电阻对器件电学参数的影响  45-48
  3.4 低电压溶液法氧化物薄膜晶体管技术  48-50
  3.5 本章小结  50-52
第四章基于薄膜晶体管的压力传感器件的集成  52-60
  4.1 引言  52
  4.2 集成结构以及工作原理  52-54
  4.3 工艺集成方法  54-55
  4.4 结果与讨论  55-59
    4.4.1 施加不同顶栅极电压时器件的性能  55-57
    4.4.2 对器件施加压力时器件的性能  57-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章工作总结与展望  60-62
  5.1 工作总结  60
  5.2 工作展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-68
学术论文和科研成果目录  68

新型压力传感器件及基于薄膜晶体管集成的研究

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