基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器及其制备方法与应用。该场效应晶体管传感器的结构如下：源电极、漏电极位于衬底之上；半导体层覆盖源电极和漏电极及衬底上未被源电极和漏电极覆盖的区域；绝缘层位于所述半导体层之上；支撑物位于绝缘层之上，且部分覆盖绝缘层；栅极覆盖所述支撑物及所述绝缘层上未被支撑物覆盖的区域。所述传感器还可包括功能层；功能层位于栅极层之上。该基于悬空栅极的场效应晶体管结构适用于制备对多种物理信号进行检测的多功能传感器，应用广泛；对于半导体材料没有特定要求，同时适用于无机和有机场效应晶体管，具有很好的通用性及优异的传感性能。

权利要求

1.一种场效应晶体管传感器，包括衬底，源电极、漏电极、半导体层、绝缘层、支撑物、栅极；

所述传感器的结构为如下结构：

所述源电极、漏电极位于所述衬底之上；

所述半导体层覆盖所述源电极和漏电极及所述衬底上未被所述源电极和漏电极覆盖的区域；

所述绝缘层位于所述半导体层之上；

所述支撑物位于所述绝缘层之上，且部分覆盖所述绝缘层；

所述栅极覆盖所述支撑物及所述绝缘层上未被支撑物覆盖的区域；

所述传感器还包括功能层；所述功能层位于所述栅极层之上；

所述栅极为悬空栅极；

构成所述衬底的材料为玻璃、陶瓷或聚合物；

构成所述栅极、源电极和漏电极的材料均选自金属、陶瓷、合金、金属氧化物、导电复合材料、重掺杂半导体和导电聚合物中的任意一种；

其中，所述金属为金、银、铝、镍或铜；

所述陶瓷为硅片；

所述合金材料为镁银合金、铂金合金、锡箔合金、铝箔合金、锰镍铜合金、镍钛铝合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金、镍铁合金或镍锌合金；

所述金属氧化物为氧化铟锡、二氧化锰或二氧化铅；

所述导电复合材料为镍铬铁合金和镍铁合金复合双金属片、锰镍铜合金和镍钛合金复合双金属片或镍锰铁合金和镍铁合金复合双金属片；

所述重掺杂半导体为磷掺杂的硅、硼掺杂的硅或砷掺杂的硅；其中，磷、硼或砷的掺杂质量百分浓度均为1-3％；

所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩；其中，所述聚苯胺的数均分子量为450-

106；所述聚吡咯的数均分子量为300-106；所述聚噻吩的数均分子量为400-106；

构成所述绝缘层的材料为无机绝缘材料或有机绝缘材料；

其中，所述无机绝缘材料为二氧化硅或氧化铝；

其中，所述有机绝缘材料为聚二甲基硅氧烷、透明氟树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚乙烯基苯酚；其中，所述聚二甲基硅氧烷分子量为800-106；所述透明氟树脂的分子量为500-106；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为500-106；所述聚苯乙烯的分子量为500-

106；所述聚乙烯基苯酚分子量为500-106；

构成所述半导体层的材料为具有场效应传输性能的无机半导体材料和有机半导体材料；

构成所述支撑物的材料为聚酰亚胺、光刻胶或聚丙烯腈；

构成所述功能层的材料为复合双金属片或形状记忆合金。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述聚苯胺的数均分子量为20000；所述聚吡咯的数均分子量为20000；所述聚噻吩的数均分子量为20000；

所述聚二甲基硅氧烷分子量为20000与60000；所述透明氟树脂的分子量为20000；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为20000；所述聚苯乙烯的分子量为20000；所述聚乙烯基苯酚分子量为20000；

构成所述半导体层的无机半导体材料为碳纳米管、石墨烯、MoS2或GeS；

构成所述半导体层的有机半导体材料为小分子材料和聚合物材料；所述小分子材料为NDI(2OD)(4tBuPh)-DTYM2、NDI3HU-DTYM2、酞菁铜或并五苯；所述聚合物材料为P3HT或PBTT3T；

构成所述功能层的复合双金属片为镍铬铁合金和镍铁合金复合双金属片、锰镍铜合金和镍钛合金复合双金属片或镍锰铁合金和镍铁合金复合双金属片。

3.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述衬底的厚度为1-10000μm；

所述半导体层的厚度为5-100nm；

所述源电极和漏电极的厚度均为10-300nm；

所述绝缘层的厚度为20-1000nm；

所述支撑物的厚度为0.1-1000μm；

所述栅极层的厚度为0.1-1000μm；

所述功能层的厚度为0.1-1000μm。

4.一种制备权利要求1-3任一所述场效应晶体管传感器的方法，包括如下步骤：

1)在衬底上制备源电极和漏电极；

2)在所述源电极和漏电极上制备半导体层，使所述半导体层覆盖所述源电极和漏电极及所述衬底上未被所述源电极和漏电极覆盖的区域；

3)在所述半导体层上制备绝缘层；

4)在所述绝缘层上制备支撑物，并使所述支撑物部分覆盖所述绝缘层；

5)在所述支撑物上制备栅极，得到所述场效应晶体管传感器；

或者，

在所述步骤5)所得栅极上制备功能层，得到所述场效应晶体管传感器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：制备所述源电极和漏电极的方法均为真空热蒸镀、磁控溅射或等离子体增强的化学气相沉积；

制备所述半导体层的方法均为滴涂、旋涂、提拉、热蒸镀或喷墨打印法；

制备所述绝缘层的方法均为等离子体增强的化学气相沉积、旋涂、热氧化或热蒸镀；

制备所述支撑物的方法为光刻、沉积或转移；

制备所述栅极的方法为转移；

制备所述功能层的方法为转移。

6.权利要求1-3任一所述场效应晶体管传感器在物理信号检测中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述物理信号为压力、温度、声波、加速度或磁场。

8.含有权利要求1-3任一所述场效应晶体管传感器的物理信号检测器。

9.根据权利要求8所述的物理信号检测器，其特征在于：所述物理信号检测器为压力传感器、温度传感器、声波传感器、加速度计或磁力计。

说明书

基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器及其制备方法与

应用

技术领域

[0001] 本发明涉及晶体管传感器领域，具体涉及一种基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 作为人们感知外界信号并获取信息的工具，传感器在工业生产、航空航天、环境安全以及日常生活等各个领域都具有重要的应用。根据被检测物的类型，常见的传感器可以分为化学气体、生物、离子传感器以及物理参数传感器。目前，对压力、温度、加速度、磁场、声波等信号进行检测的单一物理参数传感器或多功能传感器显示出了巨大的应用前景，在生产生活、健康监测以及人工智能方面都具有广泛的实用价值，逐渐成为传感器研究的热点方向之一(Sekitani T.,Takamiya M.,Noguchi Y.,Nakano S.,Kato Y.,Sakurai T.and Someya T.,Nat.Mater.,2007,6,413.；Schwartz G.,Tee B.C.,Mei J.,Appleton A.L.,Kim do H.,Wang H.and Bao Z.,Nat.Commun.,2013,4,1859.)。

[0003] 场效应晶体管(FET)作为光电领域广泛应用的电子元件,具有信号放大、稳定性好、噪声低、易于调控等优点。近年来，FET被大量应用于物理参数传感器中，相应的物理参数传感器显示出较高的灵敏度和响应精度。有机场效应晶体管(OFET)作为FET的重要分支，具有柔韧性好和成本低等独特优势，在面向可穿戴健康监测和人工智能应用的大面积矩阵化传感器方面具有广阔的应用前景。值得注意的是，结合有机半导体可设计与器件结构灵活可变的特点，人们已报道了多种类型的OFET传感器(Pang C.,Lee G.-Y.,Kim T.-i.,Kim S.M.,Kim H.N.,Ahn S.-H.andSuh K.-Y.,Nat.Mater.,2012,11,795.；Ramuz M.,Tee B.C.,Tok J.B.and Bao Z.,Adv.Mater.,2012,24,3223.)。

[0004] 目前报道的FET传感器多是单一物理参数传感器，压力传感器是近来报道的最多的物理参数传感器之一。尽管压力传感器的主要指标(灵敏度、检测限、响应速度)已经达到了较为优异的水平，但在器件制备成本、柔韧性和功耗等方面仍然存在诸多问题。相对于压力传感器，基于晶体管的高精度温度传感器、磁力计、加速度计、声波传感器发展缓慢，限制了其在多功能传感以及生产生活等领域中的应用。因此，开发基于新型、通用性器件结构的多功能FET传感器，实现对多种信号的探测，可满足健康监测、人工智能和环境监测领域对不同传感器的应用需求。此外，多功能传感器更易集成，可大幅降低器件的制备成本，对推动相关应用的发展具有重要意义。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器及其制备方法与应用。

[0006] 本发明提供的场效应晶体管传感器，包括衬底，源电极、漏电极、半导体层、绝缘层、支撑物、栅极；

[0007] 所述传感器的结构为如下结构：

[0008] 所述源电极、漏电极位于所述衬底之上；

[0009] 所述半导体层覆盖所述源电极和漏电极及所述衬底上未被所述源电极和漏电极覆盖的区域；

[0010] 所述绝缘层位于所述半导体层之上；

[0011] 所述支撑物位于所述绝缘层之上，且部分覆盖所述绝缘层；

[0012] 所述栅极覆盖所述支撑物及所述绝缘层上未被支撑物覆盖的区域。

[0013] 上述传感器也可只由上述部件组成；

[0014] 所述传感器还可包括功能层；所述功能层位于所述栅极层之上。

[0015] 上述传感器中，构成所述衬底的材料为玻璃、陶瓷或聚合物；

[0016] 构成所述栅极、源电极和漏电极的材料均选自金属、陶瓷、合金、金属氧化物、导电复合材料、重掺杂半导体和导电聚合物中的任意一种；

[0017] 其中，所述金属为金、银、铝、镍或铜；

[0018] 所述陶瓷为硅片；

[0019] 所述合金材料为镁银合金、铂金合金、锡箔合金、铝箔合金、锰镍铜合金、镍钛铝合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金、镍铁合金或镍锌合金；

[0020] 所述金属氧化物为氧化铟锡、二氧化锰或二氧化铅；

[0021] 所述导电复合材料为镍铬铁合金和镍铁合金复合双金属片、锰镍铜合金和镍钛合金复合双金属片或镍锰铁合金和镍铁合金复合双金属片；

[0022] 所述重掺杂半导体为磷掺杂的硅、硼掺杂的硅或砷掺杂的硅；其中，磷、硼或砷的掺杂质量百分浓度均为1-3％；

[0023] 所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩；其中，所述聚苯胺的数均分子量为450-106，具体为20000；所述聚吡咯的数均分子量为300-106，具体为20000；所述聚噻吩的数均分子量为400-106，具体为20000；

[0024] 构成所述绝缘层的材料为无机绝缘材料或有机绝缘材料；

[0025] 其中，所述无机绝缘材料为二氧化硅或氧化铝；

[0026] 其中，所述有机绝缘材料为聚二甲基硅氧烷、透明氟树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚乙烯基苯酚；其中，所述聚二甲基硅氧烷分子量为800-106，具体为20000与60000；所述透明氟树脂的分子量为500-106，具体为20000；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为500-106，具体为20000；所述聚苯乙烯的分子量为500-106，具体为20000；所述聚乙烯基苯酚分子量为500-106，具体为20000；

[0027] 构成所述半导体层的材料为具有场效应传输性能的无机半导体材料和有机半导体材料；

[0028] 其中，所述无机半导体材料具体为碳纳米管、石墨烯、MoS2或GeS；

[0029] 所述有机半导体材料具体为小分子材料和聚合物材料；所述小分子材料具体为NDI(2OD)(4tBuPh)-DTYM2、NDI3HU-DTYM2、酞菁铜或并五苯；所述聚合物材料具体为P3HT或PBTT3T；结构式见图3所示；

[0030] 构成所述支撑物的材料为聚酰亚胺、光刻胶或聚丙烯腈；

[0031] 构成所述功能层的材料为复合双金属片或形状记忆合金；所述复合双金属片具体为镍铬铁合金和镍铁合金复合双金属片、锰镍铜合金和镍钛合金复合双金属片或镍锰铁合金和镍铁合金复合双金属片。

[0032] 所述衬底的厚度为1-10000μm，具体为1-1000μm，更具体为100-1000μm，再具体为800μm；

[0033] 所述半导体层的厚度为5-100nm，具体为10-100nm，更具体为20nm、30nm或20-30nm；

[0034] 所述源电极和漏电极的厚度均为10-300nm，具体为10-50nm，更具体为30nm；

[0035] 所述绝缘层的厚度为20-1000nm，具体为50-500nm，更具体为100nm；

[0036] 所述支撑物的厚度为0.1-1000μm，具体为10-100μm，更具体为50μm；

[0037] 所述栅极层的厚度为0.1-1000μm，具体为1-100μm，再具体为1-10μm，最具体为4μm；

[0038] 所述功能层的厚度为0.1-1000μm，具体为50-500μm，更具体为100μm。

[0039] 本发明提供的制备所述场效应晶体管传感器的方法，包括如下步骤：

[0040] 1)在衬底上制备源电极和漏电极；

[0041] 2)在所述源电极和漏电极上制备半导体层，使所述半导体层覆盖所述源电极和漏电极及所述衬底上未被所述源电极和漏电极覆盖的区域；

[0042] 3)在所述半导体层上制备绝缘层；

[0043] 4)在所述绝缘层上制备支撑物，并使所述支撑物部分覆盖所述绝缘层；

[0044] 5)在所述支撑物上制备栅极，得到所述场效应晶体管传感器；

[0045] 或者，

[0046] 在所述步骤5)所得栅极上制备功能层，得到所述场效应晶体管传感器。

[0047] 上述方法中，构成所述衬底、源电极、漏电极、半导体层、绝缘层、支撑物、栅极和功能层的材料与前述定义相同；

[0048] 所述衬底、源电极、漏电极、半导体层、绝缘层、支撑物、栅极和功能层的厚度与前述定义相同。

[0049] 制备所述源电极和漏电极的方法均为真空热蒸镀、磁控溅射或等离子体增强的化学气相沉积；

[0050] 制备所述半导体层的方法均为滴涂、旋涂、提拉、热蒸镀或喷墨打印法；

[0051] 制备所述绝缘层的方法均为等离子体增强的化学气相沉积、旋涂、热氧化或热蒸镀；

[0052] 制备所述支撑物的方法为光刻、沉积或转移；

[0053] 制备所述栅极的方法为转移；

[0054] 制备所述功能层的方法为转移。

[0055] 另外，上述本发明提供的有机场效应晶体管传感器在物理信号检测中的应用及含有所述有机场效应晶体管传感器的物理信号检测器，也属于本发明的保护范围。其中，所述物理信号为压力、温度、声波、加速度或磁场；

[0056] 所述物理信号检测器为压力传感器、温度传感器、声波传感器、加速度计或磁力计。

[0057] 本发明利用悬空结构的栅极，基于外界刺激对栅极作用产生形变，实现了对压力、温度、声波、加速度和磁场的传感检测。

[0058] 本发明具有以下特点和优点：

[0059] 1、该基于悬空栅极的场效应晶体管结构适用于制备对多种物理信号进行检测的多功能传感器，应用广泛。

[0060] 2、该基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器对于半导体材料没有特定要求，同时适用于无机和有机场效应晶体管，具有很好的通用性。

[0061] 3、基于上述通用性，可以筛选出价格低廉的半导体材料，制备低成本器件。

[0062] 4、由于栅极完全悬空，因此在外部刺激作用下极易发生形变，非常灵敏，因此基于该结构的多功能传感器具有优异的传感性能。

附图说明

[0063] 图1为基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器(压力传感器、温度传感器、声波传感器、加速度计和磁力计)结构示意图；1为衬底，2为源电极，3为漏电极，4为半导体层，5为绝缘层，6，7为支撑物，8为栅极。

[0064] 图2为基于功能化悬空栅极场效应晶体管的温度传感器结构示意图；1为衬底，2为源电极，3为漏电极，4为半导体层，5为绝缘层，6，7为支撑物，8为栅极，9为功能层。

[0065] 图3为本发明实施例应用的半导体材料分子式；

[0066] 图4为本发明的基于锡箔纸栅极的压力传感器在700帕压力作用下的源漏电流和时间的响应曲线；

[0067] 图5为本发明的基于锡箔纸栅极的压力传感器在100-1000帕压力作用下的源漏电流和时间的响应曲线；

[0068] 图6为本发明的基于锡箔纸栅极的压力传感器在100-1000帕压力作用下的灵敏度随浓度的变化曲线；

[0069] 图7为本发明的基于PET栅极的压力传感器暴露在500帕压力作用下的源漏电流和时间的响应曲线；

[0070] 图8为本发明的温度传感器在表面声波作用下的源漏电流和时间的响应曲线；

[0071] 图9为本发明的温度传感器在55摄氏度温度作用下的源漏电流和时间的响应曲线；

具体实施方式

[0072] 下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

[0073] 实施例1

[0074] 1)将玻璃衬底经二次水、乙醇、丙酮超声、冲洗、氮气吹干后，在真空度为7×10-4Pa的条件下以 的速度在衬底上蒸镀金，厚度为30nm，得到源电极和漏电极；

[0075] 2)利用无水乙醇冲洗、氮气吹干后以4000rpm的转速在步骤1)所得的源电极和漏电极上旋涂PBTT3T(参见图3)，并在热台上热处理10分钟，得到有机半导体层；

[0076] 3)以2000rpm的转速在步骤2)所得的半导体层上旋涂CYTOP(参见图3)，并在热台上热处理1小时，得到绝缘层；

[0077] 4)将厚度为50微米的聚酰亚胺(PI)胶带转移到步骤3)所得的绝缘层上，得到支撑物。

[0078] 5)将厚度为4微米的锡箔纸转移到步骤4)所得的支撑物上，得到悬空栅极。

[0079] 该器件的结构如图1所示，由衬底1，源电极2、漏电极3、有机半导体层4、绝缘层5、支撑物6和7、栅极8组成；

[0080] 其结构为如下结构a：

[0081] 源电极、漏电极位于衬底之上；

[0082] 半导体层覆盖源电极和漏电极及衬底上未被源电极和漏电极覆盖的区域；

[0083] 绝缘层位于半导体层之上；

[0084] 支撑物位于绝缘层之上，且部分覆盖绝缘层；

[0085] 栅极覆盖支撑物及绝缘层上未被支撑物覆盖的区域。

[0086] 构成衬底的材料为玻璃；

[0087] 构成半导体层的材料为PBTT3T；

[0088] 构成源电极和漏电极的材料均为金；

[0089] 构成绝缘层的材料为CYTOP；

[0090] 构成栅极的材料为铝箔；

[0091] 构成支撑物的材料为聚酰亚胺；

[0092] 衬底的厚度为800μm；

[0093] 半导体层的厚度为30nm；

[0094] 源电极和漏电极的厚度均为30nm；

[0095] 绝缘层的厚度为100nm；

[0096] 支撑物的厚度为50μm；

[0097] 栅极层的厚度为4μm。

[0098] 实施例2

[0099] 利用实施例1所得基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器对不同物理信号进行检测。

[0100] 1)压力传感检测：

[0101] 将实施例1所得基于悬空栅极场效应晶体管的传感器置于700帕压力的作用下，所得的源漏电流和时间的响应曲线如图4所示，由图可知，当对器件施加压力，器件的源漏电流迅速上升，停止加压，电流迅速恢复。可见，基于上述悬空栅极场效应晶体管传感器，可以实现对压力的有效检测。

[0102] 按照与上相同步骤，依次施加100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000帕的压力。

[0103] 所得响应曲线如图5所示，相对应的响应灵敏度曲线如图6所示。

[0104] 由图可知，器件的源漏电流变化与压力呈线性关系。可见，基于上述器件，可以实现在100-1000帕的压力范围内的定量检测。

[0105] 2)声波检测：

[0106] 将上述基于悬空栅极场效应晶体管的传感器置于扬声器表面，播放音乐时所得的源漏电流和时间的响应曲线如图7所示。由图可知，声波震动会造成源漏电流灵敏波动。可见，基于上述悬空栅极场效应晶体管传感器，可以实现对声波的有效检测。

[0107] 3)加速度检测

[0108] 将上述基于悬空栅极场效应晶体管置于一定的加速度作用下，加速度会造成源漏电流灵敏波动。可见，基于上述悬空栅极场效应晶体管传感器，可以实现加速度的有效检测。

[0109] 实施例3

[0110] 按照实施例1的方法，仅将步骤5)中的锡箔纸栅极替换为镍栅极，得到本发明提供的多功能传感器。

[0111] 该器件的结构与实施例1所得器件结构相同，区别仅为栅极材料。

[0112] 利用该器件对压力、声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0113] 利用所得的基于悬空栅极场效应晶体管的传感器对磁场进行检测，将上述基于悬空栅极场效应晶体管的传感器置于磁场中，磁场的引入会造成源漏电流灵敏波动。可见，基于上述悬空栅极场效应晶体管传感器，可以实现对磁场的有效检测。

[0114] 实施例4

[0115] 按照实施例1的方法，仅将步骤5)中的锡箔纸栅极替换为双金属片，得到本发明提供的多功能传感器。

[0116] 该器件的结构与实施例1所得器件结构相同，区别仅为栅极材料。

[0117] 利用该器件对温度进行检测，器件表面温度的增加会造成电流明显上升。可见，基于上述悬空栅极场效应晶体管传感器，可以实现对温度的有效检测。

[0118] 实施例5

[0119] 按照实施例1的方法，将步骤1)中的衬底替换为透明PET衬底，将步骤5)中的锡箔纸栅极替换为透明ITO/PET栅极，得到本发明提供的多功能传感器。

[0120] 该器件的结构与实施例1所得器件结构相同，区别仅为衬底和栅极材料。

[0121] 将所得基于悬空栅极场效应晶体管的传感器置于500帕压力的作用下，所得的源漏电流和时间的响应曲线如图8所示，由图可知，当对器件施加压力，器件的源漏电流迅速上升，停止加压，电流迅速恢复。可见，基于上述悬空栅极场效应晶体管传感器，可以实现对压力的有效检测。

[0122] 利用该器件对声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0123] 实施例6

[0124] 1)将玻璃衬底经二次水、乙醇、丙酮超声、冲洗、氮气吹干后，在真空度为7×10-4Pa的条件下以 的速度在衬底上蒸镀金，厚度为30nm，得到源电极和漏电极；

[0125] 2)利用无水乙醇冲洗、氮气吹干后以4000rpm的转速在步骤1)所得的源电极和漏电极上旋涂PBTT3T(参见图3)，并在热台上热处理10分钟，得到有机半导体层；

[0126] 3)以2000rpm的转速在步骤2)所得的半导体层上旋涂CYTOP(参见图3)，并在热台上热处理1小时，得到绝缘层；

[0127] 4)将厚度为50微米的聚酰亚胺(PI)胶带转移到步骤3)所得的绝缘层上，得到支撑物。

[0128] 5)将厚度为4微米的锡箔纸转移到步骤4)所得的支撑物上，得到悬空栅极。

[0129] 6)将100微米的锰镍铜合金和镍钛合金复合双金属片转移到步骤5)所得的栅极上，得到功能层。

[0130] 该器件的结构如图2所示，由衬底1，源电极2、漏电极3、有机半导体层4、绝缘层5、支撑物6和7、栅极8、功能层9组成；其结构为结构b：

[0131] 源电极、漏电极位于衬底之上；

[0132] 半导体层覆盖源电极和漏电极及衬底上未被源电极和漏电极覆盖的区域；

[0133] 绝缘层位于半导体层之上；

[0134] 支撑物位于绝缘层之上，且部分覆盖绝缘层；

[0135] 栅极覆盖支撑物及绝缘层上未被支撑物覆盖的区域；

[0136] 功能层位于栅极层之上。

[0137] 构成衬底的材料为玻璃；

[0138] 构成半导体层的材料为PBTT3T；

[0139] 构成源电极和漏电极的材料均为金；

[0140] 构成绝缘层的材料为CYTOP；

[0141] 构成栅极的材料为铝箔；

[0142] 构成支撑物的材料为聚酰亚胺；

[0143] 构成功能层的材料为锰镍铜合金和镍钛合金双金属片；

[0144] 衬底的厚度为800μm；

[0145] 半导体层的厚度为30nm；

[0146] 源电极和漏电极的厚度均为30nm；

[0147] 绝缘层的厚度为100nm；

[0148] 支撑物的厚度为50μm；

[0149] 栅极层的厚度为4μm；

[0150] 功能层的厚度为100μm。

[0151] 利用所得的基于悬空栅极场效应晶体管的传感器对温度进行检测，将其交替置于室温和55摄氏度的环境温度下，所得的源漏电流和时间的响应曲线如图9所示。由图可知，器件表面温度的增加会造成电流明显上升。可见，基于上述悬空栅极场效应晶体管传感器，可以实现对温度的有效检测。

[0152] 实施例7

[0153] 1)将玻璃衬底经二次水、乙醇、丙酮超声、冲洗、氮气吹干后，在真空度为7×10-4Pa的条件下以 的速度在衬底上蒸镀金，厚度为30nm，得到源电极和漏电极；

[0154] 2)利用无水乙醇冲洗、氮气吹干后在真空度为7×10-4Pa的条件下以 的速度蒸镀并五苯(参见图3)，厚度为20nm，得到有机半导体层；

[0155] 3)以2000rpm的转速在步骤2)所得的半导体层上旋涂CYTOP(参见图3)，并在热台上热处理1小时，得到绝缘层；

[0156] 4)将厚度为50微米的聚酰亚胺(PI)胶带转移到步骤3)所得的绝缘层上，得到支撑物。

[0157] 5)将厚度为4微米的锡箔纸转移到步骤4)所得的支撑物上，得到悬空栅极。

[0158] 该器件的结构如图1所示，由衬底1，源电极2、漏电极3、有机半导体层4、绝缘层5、支撑物6和7、栅极8组成；其结构为结构a：

[0159] 其结构为如下结构a：

[0160] 源电极、漏电极位于衬底之上；

[0161] 半导体层覆盖源电极和漏电极及衬底上未被源电极和漏电极覆盖的区域；

[0162] 绝缘层位于半导体层之上；

[0163] 支撑物位于绝缘层之上，且部分覆盖绝缘层；

[0164] 栅极覆盖支撑物及绝缘层上未被支撑物覆盖的区域。

[0165] 构成衬底的材料为玻璃；

[0166] 构成半导体层的材料为并五苯；

[0167] 构成源电极和漏电极的材料均为金；

[0168] 构成绝缘层的材料为CYTOP；

[0169] 构成栅极的材料为铝箔；

[0170] 构成支撑物的材料为聚酰亚胺；

[0171] 衬底的厚度为800μm；

[0172] 半导体层的厚度为20nm；

[0173] 源电极和漏电极的厚度均为30nm；

[0174] 绝缘层的厚度为100nm；

[0175] 支撑物的厚度为50μm；

[0176] 栅极层的厚度为4μm。

[0177] 利用该器件对压力、声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0178] 实施例8

[0179] 按照实施例1的方法，仅将步骤2)中的PBTT3T替换为萘酰亚胺衍生物NDI(2OD)(4tBuPh)-DTYM2，得到本发明提供的多功能传感器。

[0180] 该器件的结构与实施例1所得器件结构相同，区别仅为半导体层。

[0181] 利用该器件对压力、声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0182] 实施例9

[0183] 按照实施例1的方法，仅将步骤2)中的PBTT3T替换为NDI3HU-DTYM2，得到本发明提供的多功能传感器。

[0184] 该器件的结构与实施例1所得器件结构相同，区别仅为半导体层。

[0185] 利用该器件对压力、声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0186] 实施例10

[0187] 按照实施例1的方法，仅将步骤2)中的PBTT3T替换为碳纳米管，得到本发明提供的多功能传感器。

[0188] 该器件的结构与实施例1所得器件结构相同，区别仅为半导体层。

[0189] 利用该器件对压力、声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0190] 实施例11

[0191] 按照实施例1的方法，仅将步骤2)中的PBTT3T替换为P3HT，得到本发明提供的多功能传感器。

[0192] 该器件的结构与实施例1所得器件结构相同，区别仅为半导体层。

[0193] 利用该器件对压力、声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0194] 实施例12

[0195] 按照实施例6的方法，仅将步骤2)中的并五苯替换为酞菁铜，得到本发明提供的多功能传感器。

[0196] 该器件的结构与实施例6所得器件结构相同，区别仅为半导体层。

[0197] 利用该器件对压力、声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0198] 实施例13

[0199] 按照实施例1的方法，仅将步骤5)中的栅极厚度替换为10微米，得到本发明提供的多功能传感器。

[0200] 该器件的结构与实施例1所得器件结构相同，区别仅为栅极厚度。

[0201] 利用该器件对压力、声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0202] 实施例14

[0203] 按照实施例1的方法，仅将步骤5)中的锡箔纸栅极替换为不锈钢栅极，厚度分别为30、50、100微米，得到本发明提供的多功能传感器。

[0204] 该器件的结构与实施例1所得器件结构相同，区别仅为栅极材料和厚度。

[0205] 利用该器件对压力、声波、加速度进行检测，所得结果与实施例2无实质性差别，不再赘述。

[0206] 实施例15

[0207] 按照实施例5的方法，仅将步骤2)中的PBTT3T替换为萘酰亚胺衍生物NDI(2OD)(4tBuPh)-DTYM2，得到本发明提供的多功能传感器。

[0208] 该器件的结构与实施例5所得器件结构相同，区别仅为半导体层。

[0209] 利用该器件对温度进行检测，所得结果与实施例5无实质性差别，不再赘述。

[0210] 实施例16

[0211] 按照实施例5的方法，仅将步骤6)中的双金属片功能层替换为温度形状记忆合金，得到本发明提供的多功能传感器。

[0212] 该器件的结构与实施例5所得器件结构相同，区别仅为功能层。

[0213] 利用该器件对温度进行检测，所得结果与实施例5无实质性差别，不再赘述。