一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤的制作方法

1.本发明设计柔性电子技术领域，尤其涉及一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤。


背景技术：

2.电子皮肤基于不同的物理传感机制，如压阻、电容、压电和摩擦电，能够检测和量化环境刺激的多样性，包括温度、湿度、压力、振动和触觉，并将其转化为实时和可视化的电子脉冲。摩擦纳米发电机是一种利用接触起电与静电感应耦合效应，将普遍存在的机械能转化为宝贵电能的新型能量获取技术，具有成本低、结构简单、使用方便、材料选择多样、转换效率高等优点，在可穿戴电源和自供电传感领域具有广阔的应用前景，是能源自主式电子皮肤的理想选择。


技术实现要素：

3.本发明提供一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤，利用纳米线在应用中可以用作电极，可用于将电信号施加到生物组织信号。
4.本发明所采用的技术解决方案为：一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤，包括第一组件、第二组件，所述第一组件安装在第二组件上，所述第一组件包括多个晶体管、一个半导体层、所述半导体层内由多个有源区域、构成晶体管的有源区域，以及多个电隔离层、多个导电的第一纳米结构；所述多个导电的第一纳米结构阵列相对于半导体层垂直延伸，使得每个第一阵列被电连接到其中一个晶体管上；所述第一组件还包括：与半导体层底面相邻的电绝缘层，与半导体层的顶面相邻的介电层，以及伴随电绝缘层的硅基层；该硅基层包括第一阵列的第一纳米结构；所述第二组件包括柔性器件和多个导电第二纳米结构，并固定在柔性器件上并从中垂直延伸，所述第一和第二纳米结构分别包括第一和第二纳米线阵列，所述第二纳米线阵列分别相互电连接并具有参考电位；所述第二纳米结构的多个被电连接到参考电位，第一组件被安装到第二组件使得第一阵列和第二纳米结构的纳米结构相互指叉并形成可变电阻，第一个和第二个组件之间含有多个垫片；该电子皮肤还包括列选择器和行选择器，所述晶体管与列和行选择器电连接。
5.所述第一纳米结构的高度范围在500 nm-5μm之间，宽度范围在100 nm-5 μm之间。
6.所述每个晶体管包括源极及漏极区域，每个第一导电阵列的第一纳米结构被电连接到其中一个源极及漏极区域。
7.所述多个第二纳米结构被布置成多个电连接的第二阵列。
8.所述柔性器件上的一个或多个垫片由弹性材料组成。
9.本发明柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤柔性好，具有低工作电压要求，压力检测不改变电子皮肤材料的固有性能，纳米线阵列的电阻变化具有精确的压力检测，可重复制造的成本效益高。
附图说明
10.图1本发明柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
11.本发明提供柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤典型结构参见图1，包括第一组件1、第二组件2，所述第一组件安装在第二组件上，所述第一组件包括多个晶体管3、一个半导体层5、所述半导体层内由多个有源区域、构成晶体管的有源区域，以及多个电隔离层、多个导电的第一纳米结构4；所述多个导电的第一纳米结构阵列相对于半导体层5垂直延伸，使得每个第一阵列被电连接到其中一个晶体管上；所述第一组件还包括：与半导体层底面相邻的电绝缘层，与半导体层的顶面相邻的介电层，以及伴随电绝缘层的硅基层6；该硅基层包括第一阵列的第一纳米结构；所述第二组件包括柔性器件和多个导电第二纳米结构7，并固定在柔性器件上并从中垂直延伸，所述第一和第二纳米结构分别包括第一和第二纳米线阵列，所述第二纳米线阵列分别相互电连接并具有参考电位8；所述第二纳米结构的多个被电连接到参考电位，第一组件被安装到第二组件使得第一阵列和第二纳米结构的纳米结构相互指叉并形成可变电阻，第一个和第二个组件之间含有多个垫片9；该电子皮肤还包括列选择器和行选择器，所述晶体管与列和行选择器电连接。
12.所述第一纳米结构的高度范围在500 nm-5μm之间，宽度范围在100 nm-5 μm之间。
13.所述每个晶体管包括源极及漏极区域，每个第一导电阵列的第一纳米结构被电连接到其中一个源极及漏极区域。
14.所述多个第二纳米结构被布置成多个电连接的第二阵列。
15.所述柔性器件上的一个或多个垫片由弹性材料组成。
16.本发明柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤柔性好，具有低工作电压要求，压力检测不改变电子皮肤材料的固有性能，纳米线阵列的电阻变化具有精确的压力检测，可重复制造的成本效益高。本发明公开了一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤，具有压力传感能力，从一对相对的柔性组件垂直延伸的梳状交错纳米结构,通过由不同纳米结构之间的接触程度引起的电阻变化来促进压力传感。


技术特征：
1.一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤，包括第一组件、第二组件，所述第一组件安装在第二组件上，其特征在于，所述第一组件包括多个晶体管、一个半导体层、所述半导体层内由多个有源区域、构成晶体管的有源区域，以及多个电隔离层、多个导电的第一纳米结构；所述多个导电的第一纳米结构阵列相对于半导体层垂直延伸，使得每个第一阵列被电连接到其中一个晶体管上；所述第一组件还包括：与半导体层底面相邻的电绝缘层，与半导体层的顶面相邻的介电层，以及伴随电绝缘层的硅基层；该硅基层包括第一阵列的第一纳米结构；所述第二组件包括柔性器件和多个导电第二纳米结构，并固定在柔性器件上并从中垂直延伸，所述第一和第二纳米结构分别包括第一和第二纳米线阵列，所述第二纳米线阵列分别相互电连接并具有参考电位；所述第二纳米结构的多个被电连接到参考电位，第一组件被安装到第二组件使得第一阵列和第二纳米结构的纳米结构相互指叉并形成可变电阻，第一个和第二个组件之间含有多个垫片；该电子皮肤还包括列选择器和行选择器，所述晶体管与列和行选择器电连接。2.根据权利要求1所述的一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤，其特征在于，所述第一纳米结构的高度范围在500 nm-5μm之间，宽度范围在100 nm-5 μm之间。3.根据权利要求1所述的一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤，其特征在于，所述每个晶体管包括源极及漏极区域，每个第一导电阵列的第一纳米结构被电连接到其中一个源极及漏极区域。4.根据权利要求1所述的一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤，其特征在于，所述多个第二纳米结构被布置成多个电连接的第二阵列。5.根据权利要求1所述的一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤，其特征在于，所述柔性器件上的一个或多个垫片由弹性材料组成。

技术总结
本发明公开了一种柔性高分辨率有源矩阵纳米线机器人电子皮肤，具有压力传感能力，从一对相对的柔性组件垂直延伸的梳状交错纳米结构,通过由不同纳米结构之间的接触程度引起的电阻变化来促进压力传感。的电阻变化来促进压力传感。的电阻变化来促进压力传感。


技术研发人员：杨剑乐 胡杰 魏兴浩 杨少鹏
受保护的技术使用者：陕西中建建乐智能机器人股份有限公司
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2022/4/5