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    一種壓力調控薄膜電晶體，其包括：一源極；一與源極間隔設置之汲極；一與源極及汲極電連接的半導體層；及通過一絕緣層與半導體層、源極及汲極絕緣設置的一閘極；其中，所述半導體層為一有機複合材料層，該有機複合材料層包括一高分子基底及分散在所述高分子基底中之複數個奈米碳管，所述高分子基底之彈性模量為0.1兆帕至10兆帕，在所述半導體層上施加一垂直於所述半導體層之壓力，該壓力導致所述半導體層之帶隙發生變化，從而使所述壓力調控薄膜電晶體之開關比發生變化。本發明還涉及一應用該壓力調控薄膜電晶體之壓力感測裝置。
    公开号:TW201301519A
    申请号:TW100126513
    申请日:2011-07-27
    公开日:2013-01-01
    发明作者:chun-hua Hu；Chang-Hong Liu；Shou-Shan Fan
    申请人:Hon Hai Prec Ind Co Ltd；
    IPC主号:H01L51-00
    专利说明:
    壓力調控薄膜電晶體及其應用
    本發明涉及一壓力調控薄膜電晶體及其應用，尤其涉及一基於奈米碳管複合材料之壓力調控薄膜電晶體及其應用。
    薄膜電晶體（Thin Film Transistor, TFT）係現代微電子技術中之一關鍵性電子元件，目前已經被廣泛應用於平板顯示器等領域。薄膜電晶體主要包括基板，及設置在基板上之閘極、絕緣層、半導體層、源極及汲極。其中，閘極通過絕緣層與半導體層間隔設置，源極及汲極間隔設置並與半導體層電連接。薄膜電晶體中之閘極、源極、汲極均為導電材料構成，該導電材料一般為金屬或合金。當在閘極上施加電壓時，與閘極通過絕緣層間隔設置之半導體層中會積累載流子，當載流子積累到一定程度，與半導體層電連接之源極及汲極之間將導通，從而有電流從源極流向汲極。然而，上述薄膜電晶體之各項參數（如源極與汲極之間之電流、閘極電容等）為固定值，具有參數不可調控之缺點，限制了其之廣泛應用。
    顏黃蘋等人（請參見顏黃蘋等，MOS場效應管壓力微感測器. 感測器技術，20（5），2001）提出了壓力調控之MOS場效應管，即，MOS場效應管之參數（如源極與汲極之間之電流、閘極電容等）可通過壓力調控。但係，顏黃蘋等人提出之壓力調控MOS場效應管中，源極與汲極之間之電流並不能被關斷。而且，顏黃蘋等人將閘極與氧化層分離形成之空氣膜及氧化層作為兩層絕緣層，進一步地，所述閘極需要用兩PECVD製作之Si3N4之小型薄膜絕緣層（化學薄膜）夾住，結構較複雜，並且在製備過程需要生長Si3N4，製備工藝複雜且成本高。
    有鑒於此，提供一結構簡單、製備工藝簡單且成本低之壓力調控薄膜電晶體及其應用實為必要。
    一種壓力調控薄膜電晶體，其包括：一源極；一與該源極間隔設置之汲極；一半導體層，該半導體層與所述源極及汲極電連接；及一閘極，該閘極通過一絕緣層與所述半導體層、源極及汲極絕緣設置；其中，所述半導體層為一有機複合材料層，該有機複合材料層包括一高分子基底及分散在所述高分子基底中之複數個奈米碳管，所述高分子基底之彈性模量為0.1兆帕至10兆帕，在所述半導體層上施加一垂直於所述半導體層之壓力，該壓力導致所述半導體層之帶隙發生變化，從而使所述壓力調控薄膜電晶體之開關比發生變化。
    一種壓力調控薄膜電晶體之使用方法，其包括以下步驟：步驟一、提供一壓力調控薄膜電晶體；步驟二、在所述半導體層上施加一垂直於所述半導體層之壓力，調節該壓力，所述半導體層之帶隙發生變化，從而使所述壓力調控薄膜電晶體之開關比發生變化。
    一種壓力感測裝置，其包括：一壓力產生單元、一壓力感測單元及一感測結果表示單元，所述壓力感測單元包括一壓力調控薄膜電晶體，所述壓力產生單元與所述壓力感測單元連接並使所產生之壓力垂直作用於所述壓力調控薄膜電晶體中半導體層上，所述感測結果表示單元與所述壓力感測單元連接，用以收集所述壓力感測單元因受到壓力而產生之電流變化並轉化為可觀之訊號。
    與先前技術相比較，本發明提供之壓力調控薄膜電晶體具有以下優點：其一、製備過程中無需生長Si3N4，製備工藝簡單，成本低，適於大規模生產；其二、絕緣層之結構及材料比較單一，整體結構穩固、簡單，生產率高，並且功能穩定，使用壽命長；其三、通過壓力調控，半導體層之帶隙發生變化，當半導體層為P型半導體同時閘極電壓為正，及半導體層為N型半導體同時閘極電壓為負時，源極與汲極之間之電流可以被關斷。
    以下將結合附圖及具體實施例對本發明提供之壓力調控薄膜電晶體作進一步之詳細說明。
    具體實施例一
    請一併參見圖1及圖2，本發明具體實施例一提供一壓力調控薄膜電晶體10，該壓力調控薄膜電晶體10為頂柵型，其包括一閘極120、一絕緣層130、一半導體層140、一源極151及一汲極152，並且，該壓力調控薄膜電晶體10設置於一絕緣基板110上，所述半導體層140為一有機複合材料層，該有機複合材料層包括一高分子基底142及分散在所述高分子基底142中之複數個奈米碳管144，所述高分子基底142之彈性模量為0.1兆帕至10兆帕。
    所述半導體層140設置於絕緣基板110表面；源極151及汲極152間隔設置於半導體層140表面並與該半導體層140電連接，且位於源極151及汲極152之間之半導體層形成一通道區域156；絕緣層130設置於半導體層140表面；閘極120設置於絕緣層130表面，並通過該絕緣層130與源極151、汲極152及半導體層140電絕緣，且絕緣層130設置於閘極120與半導體層140之間。優選地，閘極120可以對應通道區域156設置於所述絕緣層130表面。
    可以理解，所述源極151及汲極152可以間隔設置於該半導體層140之上表面位於絕緣層130與半導體層140之間，此時，源極151、汲極152與閘極120設置於半導體層140之同一面，形成一共面型壓力調控薄膜電晶體。或者，所述源極151及汲極152可以間隔設置於該半導體層140之下表面，位於絕緣基板110與半導體層140之間，此時，源極151、汲極152與閘極120設置於半導體層140之不同面，半導體層140設置於源極151、汲極152與閘極120之間，形成一交錯型壓力調控薄膜電晶體。
    可以理解，根據具體之形成工藝不同，所述絕緣層130不必完全覆蓋所述源極151、汲極152及半導體層140，只要能確保半導體層140與相對設置之閘極120，及閘極120與源極151、汲極152均絕緣即可。如，當所述源極151及汲極152設置於半導體層140上表面時，所述絕緣層130可僅設置於源極151及汲極152之間，只覆蓋於半導體層140之上。
    所述絕緣基板110起支撐作用，且絕緣基板110材料不限，可選擇為矽、石英、玻璃、陶瓷、金剛石等無機材料或塑膠、樹脂等高分子材料。本實施例中，所述絕緣基板110之材料為矽。所述絕緣基板110用於對壓力調控薄膜電晶體10提供支撐，且複數個壓力調控薄膜電晶體10可按照預定規律或圖形集成於同一絕緣基板110上，形成壓力調控薄膜電晶體面板，或其他壓力調控薄膜電晶體半導體器件。
    所述半導體層140為一有機複合材料層，該有機複合材料層包括高分子基底142及均勻分散在所述高分子基底142中之複數個奈米碳管144，所述高分子基底之彈性模量為0.1兆帕至10兆帕。故，該有機複合材料層具有很好之彈性，即，所述半導體層140具有很好之彈性。所述高分子基底142可以為聚二甲基矽氧烷（PDMS）、聚氨酯（PU）、聚丙烯酸酯、聚酯、丁苯橡膠、氟橡膠、矽橡膠等。本實施例中，所述高分子基底142為聚二甲基矽氧烷，聚二甲基矽氧烷之彈性模量為500千帕。所述奈米碳管144為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中之一或複數個。當所述奈米碳管144為單壁奈米碳管時，其直徑為0.5奈米至50奈米；當所述奈米碳管144為雙壁奈米碳管時，其直徑為1奈米至50奈米；當所述奈米碳管144為多壁奈米碳管時，其直徑為1奈米至200奈米。優選地，所述奈米碳管144為半導體性奈米碳管。所述半導體層140之長度為1微米至100微米，寬度為1微米至1毫米，厚度為0.5奈米至100微米。所述通道區域156之長度為1微米至100微米，寬度為1微米至1毫米。本實施例中，所述半導體層140之長度為50微米，寬度為300微米，厚度為1微米。所述通道區域156之長度為40微米，寬度為300微米。所述有機複合材料層為半導體性。所述有機複合材料層中，奈米碳管144佔該有機複合材料層之品質百分含量為0.1%至1%，本實施例中，所述奈米碳管144佔該有機複合材料層之品質百分比含量為0.5%。
    所述源極151、汲極152及閘極120為一導電薄膜，該導電薄膜之材料可以為金屬、合金、銦錫氧化物（ITO）、銻錫氧化物（ATO）、導電銀膠、導電聚合物、金屬性奈米碳管層及奈米碳管金屬複合層或其任意組合中之一。具體地，所述閘極之材料可以為金屬、合金、銦錫氧化物（ITO）、銻錫氧化物（ATO）、導電銀膠、導電聚合物、金屬性奈米碳管層及奈米碳管金屬複合層或其任意組合中之一；所述源極之材料可以為金屬、合金、銦錫氧化物（ITO）、銻錫氧化物（ATO）、導電銀膠、導電聚合物、金屬性奈米碳管層及奈米碳管金屬複合層或其任意組合中之一；所述汲極之材料可以為金屬、合金、銦錫氧化物（ITO）、銻錫氧化物（ATO）、導電銀膠、導電聚合物、金屬性奈米碳管層及奈米碳管金屬複合層或其任意組合中之一。所述金屬或合金材料可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、銫、鈀或其任意組合之合金，具體地，所述閘極之材料可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、銫、鈀或其任意組合之合金；所述源極之材料可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、銫、鈀或其任意組合之合金；所述汲極之材料可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、銫、鈀或其任意組合之合金。本實施例中，所述源極151、汲極152及閘極120之材料為金屬鈀膜，厚度為5奈米。一般地，該源極151及汲極152之厚度為0.5奈米至100微米，源極151至汲極152之間之距離為1微米至100微米。
    絕緣層130之材料可以為氮化矽、氧化矽等無機材料或苯並環丁烯(BCB)、聚酯或丙烯酸樹脂等高分子材料。根據絕緣層130之材料種類之不同，可以採用不同方法形成該絕緣層130。具體地，當該絕緣層130之材料為氮化矽或氧化矽時，可以通過沈積之方法形成絕緣層130。當該絕緣層130之材料為苯並環丁烯(BCB)、聚酯或丙烯酸樹脂時，可以通過印刷塗附之方法形成絕緣層130。根據具體之形成工藝不同，該絕緣層130不必完全覆蓋上述源極151、汲極152及半導體層140，只要能保證半導體層140、源極151及汲極152與相對設置之閘極120絕緣即可。絕緣層130之厚度為0.1奈米至10微米，優選地，絕緣層130之厚度為50奈米至1微米，本實施例中，絕緣層130之厚度為500奈米。
    請參見圖3，本實施例提供之壓力調控薄膜電晶體10在使用時，在閘極120上施加一電壓Vg，將源極151接地，並在汲極152上施加一電壓Vds，閘極電壓Vg在半導體層140之通道區域156中產生電場，並在通道區域156表面處產生載流子。當Vg達到源極151及汲極152之間之開啟電壓時，源極151與汲極152之間之通道區域156導通，從而會在源極151及汲極152之間產生電流，電流由源極151通過通道區域156流向汲極152，從而使得該壓力調控薄膜電晶體10處於開啟狀態。當壓力調控薄膜電晶體10處於開啟狀態並且未受外界壓力時，半導體層140實際上具有很好之導電性，半導體層140之半導體性能很差。
    當壓力調控薄膜電晶體10處於開啟狀態時，在所述閘極120上施加一垂直於所述閘極120之壓力時，該壓力會同樣垂直作用於所述半導體層140上，所述半導體層140係由高分子基底142及分散於該彈性高分子中之奈米碳管144組成，因而所述半導體層140具有很好之彈性。當半導體層140之表面均勻受到一壓力時，半導體層140發生形變致使半導體層140中之奈米碳管144發生形變，從而使得奈米碳管144之帶隙增大，進一步使得半導體層140之帶隙增大，即，半導體層140之半導體性能增大，從而使壓力調控薄膜電晶體10之開關比逐漸增大。若半導體層140為P型半導體，當閘極電壓為正時，源極151及汲極152之間之電流IDS可以被關斷；當閘極電壓為負時，源極151及汲極152之間之電流IDS不能被關斷，源極151及汲極152之間仍有電流IDS通過；若半導體層140為N型半導體，當閘極電壓為負時，源極151及汲極152之間之電流IDS可以被關斷；當閘極電壓為正時，源極151及汲極152之間之電流IDS不能被關斷，源極151及汲極152之間仍有電流IDS通過。所述半導體層140為P型半導體係指高分子基底142中之奈米碳管144沒有進行過處理，沒有經過處理之奈米碳管144由於氧氣吸附之原因而呈現P型，致使所述半導體層140為P型半導體。所述半導體層140為N型半導體係指高分子基底142中之奈米碳管144經過化學摻雜等處理而呈現N型，致使所述半導體層140為N型半導體。本實施例中，先將奈米碳管144在聚乙烯亞胺（PEI）溶液中浸泡，然後取出該奈米碳管144並分散於高分子基底142中而形成N型半導體層140。
    可以理解，當不存在外界壓力時，壓力調控薄膜電晶體10中源極151及汲極152之間之通道區域156中有較大電流通過。當在半導體層140上施加一外界壓力時，隨著該壓力之逐漸增大，半導體層140中奈米碳管144之形變量逐漸增大，所述奈米碳管144之帶隙逐漸增大，半導體層140之帶隙逐漸增大，壓力調控薄膜電晶體10之開關比逐漸增大，此時，當半導體層140為P型半導體，閘極電壓為正時，源極151及汲極152之間之電流IDS可以被關斷；當半導體層140為N型半導體，閘極電壓為負時，源極151及汲極152之間之電流IDS可以被關斷。即，當半導體層140為P型半導體同時閘極電壓為正，及半導體層140為N型半導體同時閘極電壓為負時，可通過調控壓力使壓力調控薄膜電晶體中源極151及汲極152之間之電流IDS關斷，從而使壓力調控薄膜電晶體10可更加廣泛地應用於電子領域。
    請一併參見圖4，圖4為壓力調控薄膜電晶體10中，半導體層140為P型半導體同時閘極電壓為正，或者半導體層140為N型半導體同時閘極電壓為負時，源極151及汲極152之間之電流IDS隨壓力變化之趨勢圖。從圖4可以看出，壓力調控薄膜電晶體10在進行壓力調控時，隨著所施加壓力之增大，源極151及汲極152之間之電流IDS逐漸減小直至變為零，所述壓力為105帕至107帕。
    具體實施例二
    請一併參見圖5及圖6，本發明具體實施例二提供一壓力調控薄膜電晶體20，該壓力調控薄膜電晶體20為底柵型，該壓力調控薄膜電晶體20包括一閘極220、一絕緣層230、一半導體層240、一源極251及一汲極252，並且，該壓力調控薄膜電晶體20設置於一絕緣基板210表面，所述半導體層240包括一高分子基底242及分散在所述高分子基底242中之複數個奈米碳管244。
    本發明具體實施例二提供之壓力調控薄膜電晶體20之結構與具體實施例一提供之壓力調控薄膜電晶體10基本相同，其區別在於：（1）具體實施例一提供之壓力調控薄膜電晶體10為頂柵型，具體實施例二提供之壓力調控薄膜電晶體20為底柵型；（2）具體實施例一提供之壓力調控薄膜電晶體10在進行壓力調控時，在閘極120上施加一垂直作用於閘極120之壓力，該壓力同樣垂直作用於半導體層140，具體實施例二提供之壓力調控薄膜電晶體20在進行壓力調控時，直接在半導體層240上施加一垂直作用於半導體層240之壓力。
    所述閘極220設置於該絕緣基板210表面，所述絕緣層230設置於閘極220表面，所述半導體層240設置於該絕緣層230表面，所述絕緣層230設置於閘極220與半導體層240之間；所述源極251、汲極252間隔設置於該半導體層240表面，並通過該半導體層240電連接；所述半導體層240位於所述源極251及汲極252之間之區域形成一通道區域256。優選地，該閘極220可以與源極251、汲極252之間之通道區域256對應設置於絕緣基板210表面，且該閘極220通過該絕緣層230與源極251、汲極252及半導體層240電絕緣。本技術方案具體實施例二提供之壓力調控薄膜電晶體20中，閘極220、源極251、汲極252及絕緣層230之材料與具體實施例一中壓力調控薄膜電晶體10之閘極120、源極151、汲極152及絕緣層130之材料相同。具體實施例二提供之壓力調控薄膜電晶體20中，通道區域256、半導體層240之形狀、面積與具體實施例一中壓力調控薄膜電晶體10之通道區域156、半導體層240之形狀、面積相同。
    所述源極251及汲極252可以設置於該半導體層240上表面，此時，源極251、汲極252與閘極220設置於半導體層240之不同面，半導體層240設置於源極251、汲極252與閘極220之間，形成一逆交錯結構之壓力調控薄膜電晶體。或者，所述源極251及汲極252也可以設置於該半導體層240下表面與絕緣層230之間，此時，源極251、汲極252與閘極220設置於半導體層240之同一面，形成一逆共面結構之壓力調控薄膜電晶體。
    具體實施例三
    本發明具體實施例三提供一應用具體實施例一提供之壓力調控薄膜電晶體10或具體實施例二提供之壓力調控薄膜電晶體20之壓力感測裝置。
    該壓力感測裝置包括一壓力產生單元、一壓力感測單元及一感測結果表示單元，所述壓力感測單元包括一壓力調控薄膜電晶體10或壓力調控薄膜電晶體20，所述壓力產生單元與所述壓力感測單元連接並使所產生之壓力垂直作用於所述壓力調控薄膜電晶體10或壓力調控薄膜電晶體20中半導體層140上，所述感測結果表示單元與所述壓力感測單元連接，用以收集所述壓力感測單元因受到壓力而產生之電流變化並轉化為可觀之訊號。
    可選擇地，該壓力調控薄膜電晶體10或壓力調控薄膜電晶體20具有一受壓部，所述壓力產生單元與所述壓力感測單元連接並使所產生之壓力垂直作用於該受壓部，進而通過該受壓部使壓力垂直作用於所述半導體層140。所述壓力產生單元可以係來自於固態、氣態、液態或熔融態等各種形態物體所形成之壓力，固態物體所形成之壓力，比如，手指之按壓、重物之按壓、重物本身之重量等；氣態物體所形成之壓力，比如，氣態環境之壓力變化等；液態物體所形成之壓力，比如，流體流動所形成之壓力等；熔融態物體所形成壓力，比如，熔融態金屬之重量所形成之壓力等。
    下面僅以利用液態所形成之壓力來調控薄膜電晶體為例，具體說明壓力感測裝置之使用，其他利用固態、氣態、熔融態等物體所形成之壓力來調控薄膜電晶體與之類似，這裏不再贅述。
    請參見圖7，圖7係一應用具體實施例一提供之壓力調控薄膜電晶體10之壓力感測裝置之剖視結構示意圖。該壓力感測裝置中之壓力來自於流體所形成之壓力。該壓力感測裝置由具體實施例一提供之壓力調控薄膜電晶體10、封裝層160、通道170及通過通道170之流體172組成，所述壓力調控薄膜電晶體10設置於通道170之外側壁上，所述封裝層160設置於壓力調控薄膜電晶體10中閘極120與通道170外側壁之間。Ⅰ為流體172之流動方向，Ⅱ為流體172之壓力方向。所述通道170之材料不限，可以為高分子材料或金屬等，比如，聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、鋼等，只要可以使流體172通過之材料都可以製作為通道170。所述封裝層160為一可選擇部分，所述封裝層160可以確保所述閘極120與所述通道170之間電絕緣。所述封裝層160之材料為柔性絕緣材料，如樹脂或絕緣塑膠等。本實施例中，所述封裝層160之厚度為200奈米，材料為絕緣塑膠。
    由於源極151及汲極152之間電流IDS與流體172之壓力有關，故通過源極151及汲極152之間電流IDS可以知道所施加之壓力之大小。而壓力與流體172之流速ν之關係如下：

    其中，P代表流體172之壓強，ρ代表流體172之密度，g代表重力加速度，h代表流體172之垂直高度，ν代表流體172之流速，Const代表常量。
    故，根據所施加壓力之大小可以計算出流體172之流速ν。即，根據源極151及汲極152之間電流IDS可以計算出流體172之流速ν。
    進一步地，當所述壓力調控薄膜電晶體10被封裝層160整體封裝，也就係說，當壓力調控薄膜電晶體10全部被封裝層160包覆時，所述壓力調控薄膜電晶體10可以設置於所述通道170之內側壁上。其中，所述壓力調控薄膜電晶體10中絕緣基板110緊貼通道170之內側壁，所述封裝層160確保壓力調控薄膜電晶體10與流體172電絕緣。
    可以理解，應用具體實施例二提供之壓力調控薄膜電晶體20之壓力感測裝置與上述應用具體實施例一提供之壓力調控薄膜電晶體10之壓力感測裝置相類似，本領域技術人員根據上述應用具體實施例一提供之壓力調控薄膜電晶體10之壓力感測裝置，可以明白如何應用具體實施例二提供之壓力調控薄膜電晶體20之壓力感測裝置，這裏不再贅述。
    所述壓力感測裝置可廣泛應用於水塔、無塔供水、鍋爐氣壓及水位之自動控制系統中。
    可以理解，本發明提供之壓力調控薄膜電晶體10或壓力調控薄膜電晶體20可廣泛應用於各種電子設備之按鍵、開關設備、醫療儀器、調節器、流體自控器及工業控制及監測設備等領域。
    與先前技術相比較，本發明提供之壓力調控薄膜電晶體具有以下優點：其一、製備過程中無需生長Si3N4，製備工藝簡單，成本低，適於大規模生產；其二、絕緣層之結構及材料比較單一，整體結構穩固、簡單，生產率高，並且功能穩定，使用壽命長；其三、本發明提供之壓力調控薄膜電晶體可以將源極與汲極之間之電流關斷；其四、僅含有一層絕緣層，相比於先前技術中之兩層絕緣層，本發明之壓力調控薄膜電晶體具有較薄之厚度；其五、當高分子基底層作為絕緣層，半導體性奈米碳管作為半導體層時，由於所述絕緣層及半導體層均具有很好之柔性，提高了壓力調控薄膜電晶體之柔韌性，因而，本發明提供之壓力調控薄膜電晶體可更好地應用於柔性之電子器件中。
    綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
    10，20．．．壓力調控薄膜電晶體
    110，210．．．絕緣基板
    140，240．．．半導體層
    142，242．．．高分子基底
    144，244．．．奈米碳管
    130，230．．．絕緣層
    151，251．．．源極
    152，252．．．汲極
    120，220．．．閘極
    156，256．．．通道區域
    160．．．封裝層
    170．．．通道
    172．．．流體
    I．．．流動方向
    Ⅱ．．．壓力方向
    圖1為本發明第一具體實施例提供之壓力調控薄膜電晶體之剖視結構示意圖。
    圖2為本發明第一具體實施例提供之壓力調控薄膜電晶體中半導體層之剖視結構示意圖。
    圖3為本發明第一具體實施例提供之壓力調控薄膜電晶體工作時之結構示意圖。
    圖4為本發明第一具體實施例提供之壓力調控薄膜電晶體中源極及汲極之間之電流隨壓力變化之趨勢圖。
    圖5為本發明第二具體實施例提供之壓力調控薄膜電晶體之剖視結構示意圖。
    圖6為本發明第二具體實施例提供之壓力調控薄膜電晶體中半導體層之剖視結構示意圖。
    圖7為本發明第三具體實施例提供之應用壓力調控薄膜電晶體之壓力感測裝置之剖視結構示意圖。
    10．．．壓力調控薄膜電晶體
    110．．．絕緣基板
    140．．．半導體層
    130．．．絕緣層
    151．．．源極
    152．．．汲極
    120．．．閘極
    156．．．通道區域
    权利要求:
    Claims (29)
    [1] 一種壓力調控薄膜電晶體，其包括：一源極；一與該源極間隔設置之汲極；一半導體層，該半導體層與所述源極及汲極電連接；及一閘極，該閘極通過一絕緣層與所述半導體層、源極及汲極絕緣設置；其改良在於，所述半導體層為一有機複合材料層，該有機複合材料層包括一高分子基底及分散在所述高分子基底中之複數個奈米碳管，所述高分子基底之彈性模量為0.1兆帕至10兆帕，在所述半導體層上施加一垂直於所述半導體層之壓力，該壓力導致所述半導體層之帶隙發生變化，從而使所述壓力調控薄膜電晶體之開關比發生變化。
    [2] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述壓力調控薄膜電晶體在進行壓力調控時，所述壓力為105帕至107帕。
    [3] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述源極與汲極之間之電流與所述壓力成反比。
    [4] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述壓力導致所述半導體層中之奈米碳管發生形變，奈米碳管之帶隙增大，半導體層之帶隙也增大，從而使壓力調控薄膜電晶體之開關比增大。
    [5] 如申請專利範圍第4所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述壓力調控薄膜電晶體之開關比增大，當半導體層為P型半導體同時閘極電壓為正，及半導體層為N型半導體同時閘極電壓為負時，所述源極與汲極之間之電流被關斷。
    [6] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述半導體層之長度為1微米至100微米，寬度為1微米至1毫米，厚度為0.5奈米至100微米。
    [7] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述奈米碳管佔所述有機複合材料之品質百分比含量為0.1%至1%。
    [8] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述高分子材料為聚二甲基矽氧烷。
    [9] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述奈米碳管為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中之一或複數個。
    [10] 如申請專利範圍第9所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述單壁奈米碳管之直徑為0.5奈米至50奈米，所述雙壁奈米碳管之直徑為1奈米至50奈米，所述多壁奈米碳管之直徑為1奈米至200奈米。
    [11] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述奈米碳管為半導體性奈米碳管。
    [12] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述絕緣層之材料為氮化矽、氧化矽、苯並環丁烯、聚酯或丙烯酸樹脂。
    [13] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述閘極之材料為金屬、合金、銦錫氧化物、銻錫氧化物、導電銀膠、導電聚合物、金屬性奈米碳管層及奈米碳管金屬複合層或其任意組合中之一；所述源極之材料為金屬、合金、銦錫氧化物、銻錫氧化物、導電銀膠、導電聚合物、金屬性奈米碳管層及奈米碳管金屬複合層或其任意組合中之一；所述汲極之材料為金屬、合金、銦錫氧化物、銻錫氧化物、導電銀膠、導電聚合物、金屬性奈米碳管層及奈米碳管金屬複合層或其任意組合中之一。
    [14] 如申請專利範圍第13所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述閘極之材料為鋁、銅、鎢、鉬、金、銫、鈀或其任意組合之合金；所述源極之材料為鋁、銅、鎢、鉬、金、銫、鈀或其任意組合之合金；所述汲極之材料為鋁、銅、鎢、鉬、金、銫、鈀或其任意組合之合金。
    [15] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述絕緣層設置於閘極與半導體層之間。
    [16] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述源極及汲極間隔設置於所述半導體層之表面。
    [17] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述壓力調控薄膜電晶體設置於一絕緣基板之表面，其中，所述半導體層設置於該絕緣基板之表面，所述源極及汲極間隔設置於所述半導體層之表面，所述絕緣層設置於該半導體層之表面，所述閘極設置於絕緣層之表面，所述閘極通過該絕緣層與源極、汲極及半導體層電絕緣。
    [18] 如申請專利範圍第17所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述源極及汲極之間之半導體層形成一通道區域，所述閘極對應該通道區域設置於所述絕緣層之表面。
    [19] 如申請專利範圍第17所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述壓力調控薄膜電晶體在進行壓力調控時，該壓力垂直作用於閘極。
    [20] 如申請專利範圍第1所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述壓力調控薄膜電晶體設置於一絕緣基板之表面，其中，所述閘極設置於該絕緣基板之表面，所述絕緣層設置於該閘極之表面，所述半導體層設置於該絕緣層之表面，所述半導體層通過所述絕緣層與所述閘極電絕緣，所述源極及汲極間隔設置於該半導體層之表面，所述源極及汲極通過該絕緣層與閘極電絕緣。
    [21] 如申請專利範圍第20所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述源極及汲極之間之半導體層形成一通道區域，所述絕緣層對應該通道區域設置於所述閘極之表面。
    [22] 如申請專利範圍第20所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述壓力調控薄膜電晶體在進行壓力調控時，該壓力垂直作用於半導體層。
    [23] 如申請專利範圍第17或20所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述絕緣基板之材料為玻璃、陶瓷、金剛石、塑膠。
    [24] 如申請專利範圍第17或20所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述源極、汲極與閘極設置於半導體層之同一面。
    [25] 如申請專利範圍第17或20所述之壓力調控薄膜電晶體，其中，所述源極、汲極與閘極設置於所述半導體層之不同面，所述半導體層設置於所述源極、汲極與閘極之間。
    [26] 一種壓力調控薄膜電晶體之使用方法，其包括以下步驟：步驟一、提供一如申請專利範圍第1至25項中任一項所述之壓力調控薄膜電晶體；步驟二、在所述半導體層上施加一垂直於所述半導體層之壓力，調節該壓力，所述半導體層之帶隙發生變化，從而使所述壓力調控薄膜電晶體之開關比發生變化。
    [27] 一種壓力感測裝置，其包括：一壓力產生單元、一壓力感測單元及一感測結果表示單元，其改良在於，所述壓力感測單元包括一如申請專利範圍第1至25項中任一項所述之壓力調控薄膜電晶體，所述壓力產生單元與所述壓力感測單元連接並使所產生之壓力垂直作用於所述壓力調控薄膜電晶體中半導體層上，所述感測結果表示單元與所述壓力感測單元連接，用以收集所述壓力感測單元因受到壓力而產生之電流變化並轉化為可觀之訊號。
    [28] 如申請專利範圍第27所述之壓力感測裝置，其中，所述壓力調控薄膜電晶體具有一受壓部，所述壓力產生單元與所述壓力感測單元連接並使所產生之壓力垂直作用於該受壓部，進而通過該受壓部使壓力垂直作用於所述半導體層。
    [29] 如申請專利範圍第27所述之壓力感測裝置，其中，所述壓力產生單元可以係來自於固態、氣態、液態或熔融態之物體所形成之壓力。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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