據(jù)日本媒體報道，一種輕軟勝于鴻毛，能貼在肌膚上的可穿戴式傳感器，由東京大學(xué)工學(xué)系研究科教授染谷隆夫等人開發(fā)成功。該傳感器為薄膜狀，單位面積的重量只有3g/m2。據(jù)稱，重量只有普通紙張的1/27左右。而且，厚度也只有2μm。由于又輕又薄，可以減輕貼在皮膚上的不適感，因此染谷等人希望能將其用作可持續(xù)計測人體信息的醫(yī)療及健康用傳感器。

在薄膜基板上集成有機TFT

醫(yī)療及健康用途的傳感器及電子電路，迄今一直使用以硅(Si)為主的硬質(zhì)電子材料制作。但對于直接接觸人體肌膚的部分等，使用輕柔材料以消除裝上異物感的部件備受期待。

于是，染谷等人確立了在厚度僅1.2μm的塑料薄膜基板上制作用來讀取傳感器信號的TFT陣列的技術(shù)，開發(fā)出了與該TFT陣列和壓力傳感器元件相結(jié)合的薄膜壓力傳感器。為了在耐熱性較低的薄膜基板上直接形成TFT陣列，TFT采用了有機半導(dǎo)體，并將制造工藝溫度控制在了100℃以下。有機半導(dǎo)體層及電極層是采用基于蒸鍍罩(Shadow Mask)的真空蒸鍍法形成的。

直接使用表面粗糙的基板

2010年，染谷等人制作出了厚25μm的有機TFT陣列薄膜。此次將厚度減小到了1/10以下。為了實現(xiàn)薄型化，染谷等人直接在表面粗糙且凹凸不平的超薄薄膜基板上實現(xiàn)了以高成品率制作TFT。一般需要在薄膜基板表面涂布很厚的平坦化膜，來減輕凹凸的影響。但是，平坦化膜會導(dǎo)致整個薄膜傳感器變厚。

對去掉平坦化膜起到?jīng)Q定性作用的，是改進柵極絕緣膜的制造方法。柵極絕緣膜的厚度僅為數(shù)nm，所以最容易受到基板表面粗糙的影響。如果柵極絕緣膜的形成不充分，介電擊穿就會導(dǎo)致TFT無法工作。染谷等人此次通過采用可以形成較厚柵極絕緣膜的方法，減輕了基板表面凹凸不平的影響。具體而言，通過采用陽極氧化法，在柵極電極表面形成了厚達19nm的氧化膜。

另外，此次的柵極絕緣膜采用由該氧化膜(無機絕緣膜)和厚2nm的有機絕緣膜組成的雙層構(gòu)造。通過在氧化膜表面形成有機絕緣膜，提高了在其上形成的有機半導(dǎo)體的配向性，從而確保了TFT的特性。

有望用來測量肌電、心電及體溫等

此次開發(fā)的有機TFT陣列薄膜折至彎曲半徑為5μm的程度也不會損壞。而且，據(jù)稱將其浸入生理食鹽水兩周以上，也不會發(fā)生明顯的電氣特性劣化。并且已確認，將其伸縮233%，電氣特性及機械特性仍不會降低。因此，可將其與傳感器相組合，裝在有弧度曲面上，用來讀取溫度及壓力的變化。

染谷等人此次作為有機TFT陣列薄膜的應(yīng)用示例，開發(fā)了薄膜壓力傳感器。對傳感器使用了施加壓力時電阻會發(fā)生變化的材料，用TFT來讀取電阻的變化。今后通過多種傳感器元件與有機TFT陣列的結(jié)合，“還有望用作能夠計測肌電、心電、體溫、心律、血壓等人體信息的醫(yī)療及健康用傳感器”。

此次的薄膜壓力傳感器采用了外置電源單元。染谷等人已于2011年開發(fā)出了厚2μm的有機太陽能電池，設(shè)想將其結(jié)合起來以供給電力。

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