南韓蔚山國家科學技術研究所(UNIST)的一支研究團隊打造出一種新型的感測器陣列,能夠偵測從人體體重到手指輕觸等廣泛的壓力範圍。

目前,大多數的電晶體製造都採用矽通道以及基於矽氧化物的電介質。然而,這些電晶體通常不是缺乏透明度就是不夠靈活,因而可能成為製造高整合的壓力感測器陣列與透明壓力感測器時的一大阻礙。

UNIST的研究人員開發的這種新型的陣列技術十分具有發展前景,因為它能根據偵測觸控動作產生電訊號,並同顯示偵測物件的位置以及壓力的大小,而且還較傳統的壓力感測器更具有透明度以及消耗較低功耗,這和目前針對圖形所用的觸控感測器是不同的。

UNIST材料科與工程研究所教授Jang-Ung Park帶領研究團隊共同進行這項研究,他們採用高度導電且帶有空氣介電層的透明石墨烯,以及能夠在可折疊基板一側擷取空氣的彈性體。

該陣列能夠偵測導致氣隙介電質變形的滑動、輕觸與手指的壓力,提供一種測量壓力大小與位置的方法。再者,相較於被動矩陣類型,這種新型的陣列所消耗的功率較少,反應時間也更快。

Park表示:「利用空氣作為產生場效電晶體(FET)的介電層,能夠因為石墨烯通道與空氣間的介面乾淨,從而顯著提高電晶體的性能。此外,這種空氣介電層的厚度是由所施加的壓力而決定的,因此,透過這種技術,能夠更有效地偵測壓力的變化。」

這種感測器能夠同時測量小於10kPa的任何物體,例如輕敲至大於2MPa、人體的重量等,此外,它還能應用於3D觸控面板或慢跑鞋。這項研究結果已經發表在最新一期的《自然通訊》(Nature Communications)期刊中。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Graphene pressure sensor array beats touch,by Peter Clarke)