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輕軟勝于鴻毛，能夠貼在肌膚上的可穿戴式傳感器，由東京大學工學研究科教授染谷隆夫等人開發(fā)成功注。該傳感器為薄膜狀，單位面積重量只有3g/m2，約為普通紙張的1/27左右。而且，厚度也只有2μm。染谷等人于10年前的2003年，開發(fā)出了可在機器人的人工皮膚上使用的薄型傳感器薄膜，但其厚度為2mm。通過將厚度減至1/1000，傳感器變得柔軟可彎曲，還能貼在人體上使用。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（圖1）。

圖1 從機器人的人工皮膚到人類的醫(yī)療及健康用傳感器，用途有望不斷擴大 通過實現(xiàn)薄膜傳感器的超輕化和超薄化，可以減輕貼在人體上所帶來的不適感。由此，用途有望擴大到醫(yī)療及健康用傳感器領域。

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。

因此，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采用了有機半導體，并將制造工藝溫度控制在了100℃以下。有機半導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（圖2）。

圖2 在厚度僅為1.2μm的PEN薄膜基板上制作有機TFT 采用100℃以下的低溫工藝在PEN薄膜基板上制作了有機TFT（a～c）。為了能以高成品率在表面凹凸不平的薄型大面積基板上制作TFT，采用陽極氧化法等形成了厚達19nm的無機絕緣膜。

直接使用表面粗糙的基板

3年前的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體的配向性，從而確保了TFT的特性。