7月15日，清華大學微電子所任天令教授團隊在納米領域重要期刊《美國化學學會納米》(ACS Nano)上發表了題為“正電阻特性的類三極管石墨烯壓力傳感器”(Triode-Mimicking Graphene Pressure Sensor with Positive Resistance Variation for Physiology and Motion Monitoring)的研究論文。該器件實現了可定制的石墨烯壓力傳感器，具有極高的靈敏度和較大的量程，可以直接貼覆在皮膚上用于探測呼吸、脈搏等多重功能，并實現了人體多部位血壓值和波形采集、足底壓力和步態監測，未來在運動監測、智慧醫療等方面具有重大應用前景。
石墨烯柔性壓力傳感器
壓力傳感器是一種重要的信號采集器件，要求器件同時兼顧較高的靈敏度和較大的量程，同時為了用于人體信號采集，還應具備良好的柔性、貼合度和耐用性。傳統的壓力傳感器在受到外界壓力時，電阻值減小，呈現一種負電阻變化，這使得量程和靈敏度呈負相關關系相互制約，從而使得性能難以提高。
任天令團隊基于激光還原石墨烯，將石墨烯與硅橡膠柔性基底相結合，制備了類三極管結構的石墨烯壓力傳感器，在整個量程區間內，傳感器的靈敏度也隨著壓力增大而提高呈現指數變化趨勢。將壓力傳感器受力端看做基極，模仿調節晶體管靜態工作點的方式，通過調節力學靜態偏置實現微小力學信號測量與放大。由于傳感器核心采用了激光還原的多層石墨烯，在宏觀結構上可被視為二維材料，器件總體呈現出正電阻變化的特性。同時還探究了圖案、掃描角度等多種方法來增強和定制器件。除了貼附在手腕監測脈搏、貼附在胸口監測呼吸信號外，還能夠在人體多處分別測量和還原血壓值和波形。傳感器的大量程還可以被運用于足底壓力測量和步態監測，并組建了一個實時步態監測系統。
石墨烯壓力傳感器實現人體多部位血壓測量以及步態監測系統
近年來，任天令致力于石墨烯器件的基礎研究和實用化應用的探索，尤其關注研究突破傳統器件限制的新型微納電子器件，在新型石墨烯聲學器件和各類傳感器件方面已獲得了多項創新成果，如柔性石墨烯發聲器件、新型石墨烯阻變存儲器、光譜可調的石墨烯發光器件、石墨烯仿生突觸器件、可調石墨烯應力傳感器、仿生石墨烯壓力傳感器、極低功耗石墨烯鈣鈦礦阻變存儲器等相關成果曾多次發表于《自然通訊》(Nature Communications)、《先進材料》(Advanced Materials)、《納米快報》(Nano Letters)、《美國化學學會納米》(ACS Nano)、國際電子器件大會(IEDM)等。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
