摘 要基于柔性温度传感器的电子皮肤，在可穿戴人类活动监测设备和个人医疗健康等应用领域中已经得到广泛的关注。但是，目前电子皮肤研究领域在提高设备稳定性，提高器件灵敏度和降低成本等方面还有诸多挑战有待进一步解决。基于薄膜晶体管的温度传感器具备良好的可重复性，较高的稳定性和高灵敏度，因此在电子皮肤领域具备较大的潜力。本文基于薄膜晶体管的工作原理，利用铟镓锌氧作为器件沟道层材料，选择磁控溅射、旋涂等简单工艺，制备得到温度敏感型薄膜晶体管传感器件。为了在人工电子皮肤领域开展相应的应用研究，深入探讨了柔性器件的温度响应特性。本文的主要研究内容如下： 首先，为了制备柔性透明器件，采用磁控溅射和旋涂等简单工艺。器件具备 1.1 V 的工作电压和 2.81×107的开关比。场效应迁移率和亚阈值摆幅分别为33.5 cm2/Vs 和 83.38 mV/dec。该柔性透明器件具备良好的转移特性和输出特性，同时还具有良好的温度敏感性。柔性透明器件的阈值电压 VTH与外界温度具备较强的相关性，建立了输出特性曲线和温度之间相关性模型。此外，在不同的温度条件下，不同源极电压(0.5~3.5 V)对器件电学性能的影响程度较小。其次，测试了柔性透明薄膜晶体管器件的机械柔韧性。在两个弯曲方向和不同弯曲半径下都实现了良好的转移特性曲线。在向下和向上弯曲的测试平台上，弯曲半径从 18 mm 变化到 48 mm，阈值电压(VTH)分别是从 0.646 V 变化到0.627 V，从 0.678 V 变化到 0.572 V，结果表明柔性 TFT 具有良好的机械柔韧性。以 5 mm 的半径重复弯曲装置对相同的器件来进行弯曲耐力测试。在 10,000 次弯曲测试后，其阈值电压 VTH也仅从 1.08 V 略微增加到 1.16 V，表明该柔性透明器件具备良好的器件变形稳定性，在 10,000 次循环之后，依旧可以保持良好的电学性能。最后、通过循环偏压测试和能带间缺陷态密度测试，解释柔性透明薄膜晶体管器件的温度传感机理。当外界温度发生改变，热激发的氧原子引起空位，而且热激发的氧原子离开初始位置并进入间隙位置，同时在较高温度下由氧空位产生的自由电子会降低阈值电压 VTH，当温度降低时，氧空位和间隙氧原子彼此重新结合，返回到初始的准平衡状态。I关键词：柔性电子皮肤，温度传感器，薄膜晶体管，非晶态氧化铟镓锌IIABSTRACTElectronic skin based on flexible temperature sensor has been widely concerned in the application fields of ...
