本發(fā)明涉及位置傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種一維位置傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)：

位置傳感器是一種新型的光電器件，或稱為坐標(biāo)光電池，可將光敏面上的光點(diǎn)位置轉(zhuǎn)化為電信號。當(dāng)一束光射到位置傳感器的光敏面上時，不同位置處，電極之間將會有產(chǎn)生不同的電流或者電壓。根據(jù)電壓或者電流的不同即可以來檢測入射光點(diǎn)的照射位置，能夠直接用來測量位置、距離、厚度、角度和運(yùn)動軌跡等。傳統(tǒng)位置傳感器存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，難以與柔性襯底兼容等問題,迫切需要開發(fā)新型位置傳感器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中的問題，作為本發(fā)明的一個方面，提供了一種一維位置傳感器，采用的技術(shù)方案如下:

一種一維位置傳感器，包括透明襯底、第一電極層、第一有機(jī)層和第二電極層組成；所述的第一有機(jī)層截面形狀為直角梯形，設(shè)置在透明導(dǎo)電襯底之上；所述的第一有機(jī)層左側(cè)邊緣厚度h1的取值范圍為50-100nm，右側(cè)邊緣厚度h2的取值范圍為20-50nm，且h1與h2滿足關(guān)系h1-h2≥20nm；所述的第一有機(jī)層厚度從左至右勻速下降；所述的第二電極層截面形狀為直角梯形，設(shè)置在第一有機(jī)層之上；所述的第一電極層左側(cè)邊緣厚度h3的取值范圍為100-1000nm，右側(cè)邊緣厚度h4的取值按h4=h1+h3-h2計算獲得；所述的第二電極層厚度從左至右勻速上升。

進(jìn)一步的，所述的透明襯底為玻璃襯底或者柔性透明聚合物襯底。

進(jìn)一步的，所述的第一電極層為透明金屬導(dǎo)電氧化物，包括但不限于ito、fto、azo。

進(jìn)一步的，所述的第一有機(jī)層為小分子材料，包括但不限于金屬酞菁化合物、c60或者c70。

進(jìn)一步的，所述的第二電極層設(shè)置在第一有機(jī)層之上，第二電極層金屬導(dǎo)電材料，包括但不限于al、au、cu、ag。

作為本發(fā)明的另一個方面，提供了一種一維位置傳感器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

s1、透明襯底與第一電極層刻蝕并清洗；

s2、導(dǎo)電襯底裝入真空熱蒸鍍設(shè)備中；

s3、沉積第一有機(jī)層；

s4、沉積第二電極層。

進(jìn)一步的，所述的步驟s3和s4包括步驟：

t1、導(dǎo)電襯底上均勻沉積厚度h2的第一有機(jī)層后停止沉積；

t2、導(dǎo)電襯底下方設(shè)置一掩膜板，將導(dǎo)電襯底完全阻擋；繼續(xù)沉積厚度h1-h2的第一有機(jī)層，沉積的過程中勻速移動掩膜板使得導(dǎo)電襯底勻速露出；通過有機(jī)層沉積速率與掩膜板的移動速率設(shè)置，使沉積完厚度h1-h2有機(jī)層時，掩膜板正好移動到導(dǎo)電襯底的邊緣，導(dǎo)電襯底完全露出，從而使得第一有機(jī)層兩側(cè)的厚度分別為h1和h2；

t3、ito導(dǎo)電襯底下方設(shè)置一掩膜板，將導(dǎo)電襯底完全阻擋；開始沉積第二電極層時，按與t2中相反方向勻速移動掩膜板使得導(dǎo)電襯底勻速露出;通過第二電極層沉積速率與掩膜板的移動速率設(shè)置，使沉積完厚度h4-h3第二電極層時，掩膜板正好移動到導(dǎo)電襯底的邊緣，導(dǎo)電襯底完全露出；

t4、繼續(xù)均勻沉積厚度h3的第二電極層后停止沉積，從而使得第二電極層兩側(cè)的厚度分別為h3和h4。

進(jìn)一步的，所述的第一電極層刻蝕的圖案為邊長2-12mm的正方形。

進(jìn)一步的，所述的第一有機(jī)層的沉積速率為0.05-0.1nm/s；所述的第二電極層的沉積速率為0.05-0.2nm/s。

本發(fā)明的有益效果如下：(1)本發(fā)明的位置傳感器器件結(jié)構(gòu)簡單，僅僅使用單層的有機(jī)材料作為光敏層，降低了器件的制備成本；(2)本發(fā)明的位置傳感器探測范圍廣，可以達(dá)到厘米量級；(3)本發(fā)明的位置傳感器原材料選擇種類多，易于市場化；(4)本發(fā)明的位置傳感器與柔性襯底兼容，易于制備成柔性器件；(5)本發(fā)明的位置傳感器使用真空熱蒸鍍工藝制備，膜厚控制精確，易于制成大面積器件。(6)本發(fā)明的工作波長可根據(jù)有機(jī)材料的吸收響應(yīng)范圍自由選擇，由于有機(jī)材料吸收范圍寬，吸收系數(shù)大，本發(fā)明工作波長選擇范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的位置傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的位置傳感器制造過程示意圖；

圖3為本發(fā)明的位置傳感器制造過程中掩膜板相對于導(dǎo)電襯底的位置變化示意圖。

圖中101、為透明襯底，102、第一電極層，103、第一有機(jī)層，104、第二電極層。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例一

請參閱圖1，一種一維位置傳感器，包括pet透明襯底、生長在pet襯底之上的ito第一電極層、subpc第一有機(jī)層和ag第二電極層組成；所述的subpc第一有機(jī)層截面形狀為直角梯形，設(shè)置在ito第一電極層之上；設(shè)置subpc第一有機(jī)層左側(cè)邊緣厚度h1=50nm，右側(cè)邊緣厚度h2=20nm，h1與h2滿足關(guān)系h1-h2=30nm≥20nm；所述的第一有機(jī)層厚度從左至右勻速下降；所述的ag第二電極層截面形狀為直角梯形，設(shè)置在subpc第一有機(jī)層之上；設(shè)置ag第二電極層左側(cè)邊緣厚度h3=100nm，右側(cè)邊緣厚度h4的取值為h4=h1+h3-h2=50+100-20=130nm；所述的ag第二電極層厚度從左至右勻速上升。

請參閱圖2-3，一種一維位置傳感器的制造方法：提供一生長有ito的pet襯底，將fto圖案刻蝕成12mm×12mm，ito導(dǎo)電襯底采用玻璃清洗劑和丙酮清洗后，采用丙酮、超純水、異丙醇各超聲清洗20分鐘，氮?dú)獯蹈珊笞贤夤庹丈?0分鐘待用。將ito導(dǎo)電襯底裝入真空鍍膜機(jī)中，待達(dá)到設(shè)備要求真空度后采用真空熱蒸鍍的方法按下述步驟制備器件。設(shè)置subpc第一有機(jī)層的沉積速率為0.05nm/s，設(shè)置ag第二電極層的沉積速率為0.05nm/s。

t1、ito導(dǎo)電襯底上均勻沉積厚度h2=20nm的subpc第一有機(jī)層后停止沉積。

t2、ito導(dǎo)電襯底下方設(shè)置一掩膜板，將導(dǎo)電襯底完全阻擋；沉積的過程中勻速移動掩膜板使得導(dǎo)電襯底勻速露出。計算掩膜板的移動速度：掩膜板移動時間為沉積h1-h2=30nm厚的subpc第一有機(jī)層所需花費(fèi)的時間：30nm÷0.05nm/s=600s；掩膜板移動時間為將ito襯底正好完全擋住到將ito襯底正好完全露出，也就是ito在x方向的圖案長度12mm。從而計算得到掩膜板的勻速移動速率為12mm/600s=0.02mm/s。當(dāng)設(shè)置第一有機(jī)層沉積速率0.05nm/s與掩膜板的移動速率0.02mm/s時，沉積完厚度30nmsubpc有機(jī)層時，掩膜板正好移動到ito導(dǎo)電襯底的邊緣，導(dǎo)電襯底完全露出，從而使得第一有機(jī)層兩側(cè)的厚度分別為50nm和20nm。

t3、ito導(dǎo)電襯底下方設(shè)置一掩膜板，將導(dǎo)電襯底完全阻擋；開始沉積第二電極層時，按與t2中相反方向勻速移動掩膜板使得導(dǎo)電襯底勻速露出。計算掩膜板的移動速度：掩膜板移動時間為沉積h4-h3=30nm厚的ag第一電極層所需花費(fèi)的時間：30nm÷0.05nm/s=600s；掩膜板移動時間為將ito襯底正好完全擋住到將ito襯底正好完全露出，也就是ito在x方向的圖案長度12mm。從而計算得到掩膜板的勻速移動速率為12mm/600s=0.02mm/s。當(dāng)設(shè)置第二電極層沉積速率0.05nm/s與掩膜板的移動速率0.02mm/s時，沉積完厚度30nm第二電極層時，掩膜板正好移動到ito導(dǎo)電襯底的邊緣，導(dǎo)電襯底完全露出，從而使得第二電極層厚度在兩側(cè)分別為0nm和30nm。

t4、繼續(xù)均勻沉積厚度h3=100nm的第二電極層后停止沉積，從而使得第二電極層兩側(cè)的厚度分別為h3=100nm和h4=130nm。

實施例二

請參閱圖1，一種一維位置傳感器，包括透明玻璃襯底、生長在玻璃襯底之上的fto第一電極層、c70第一有機(jī)層和au第二電極層組成；所述的c70第一有機(jī)層截面形狀為直角梯形，設(shè)置在fto第一電極層之上；設(shè)置c70第一有機(jī)層左側(cè)邊緣厚度h1=100nm，右側(cè)邊緣厚度h2=50nm，h1與h2滿足關(guān)系h1-h2=50nm≥20nm;所述的c70第一有機(jī)層厚度從左至右勻速下降；所述的al第二電極層截面形狀為直角梯形，設(shè)置在c70第一有機(jī)層之上；設(shè)置al第二電極層左側(cè)邊緣厚度h3=1000nm，右側(cè)邊緣厚度h4的取值為h4=h1+h3-h2=100+1000-50=1050nm；所述的au第二電極層厚度從左至右勻速上升。

請參閱圖2-3，一種一維位置傳感器的制造方法：提供一生長有fto的透明玻璃襯底，fto導(dǎo)電襯底圖案刻蝕成2mm×2mm。fto導(dǎo)電襯底清洗同實施例一。設(shè)置c70第一有機(jī)層的沉積速率為0.1nm/s，設(shè)置au第二電極層的沉積速率為0.2nm/s。

t1、fto導(dǎo)電襯底上均勻沉積厚度h2=50nm的c70第一有機(jī)層后停止沉積。

t2、fto導(dǎo)電襯底下方設(shè)置一掩膜板，將導(dǎo)電襯底完全阻擋；沉積的過程中勻速移動掩膜板使得導(dǎo)電襯底勻速露出。計算掩膜板的移動速度：掩膜板移動時間為沉積h1-h2=50nm厚的c70第一有機(jī)層所需花費(fèi)的時間：50nm÷0.1nm/s=500s；掩膜板移動時間為將ito襯底正好完全擋住到將fto襯底正好完全露出，也就是fto在x方向的長度2mm。從而計算得到掩膜板的勻速移動速率為2mm/500s=0.004mm/s。當(dāng)設(shè)置第一有機(jī)層沉積速率0.1nm/s與掩膜板的移動速率0.004mm/s時，沉積完厚度50nmc70有機(jī)層時，掩膜板正好移動到fto導(dǎo)電襯底的邊緣，導(dǎo)電襯底完全露出，從而使得第一有機(jī)層兩側(cè)的厚度分別為100nm和50nm。

t3、ito導(dǎo)電襯底下方設(shè)置一掩膜板，將導(dǎo)電襯底完全阻擋；開始沉積第二電極層時，按與t2中相反方向勻速移動掩膜板使得導(dǎo)電襯底勻速露出。計算掩膜板的移動速度：掩膜板移動時間為沉積h4-h3=50nm厚的au第一電極層所需花費(fèi)的時間：50nm÷0.2nm/s=250s；掩膜板移動時間為將fto襯底正好完全擋住到將fto襯底正好完全露出，也就是fto在x方向的圖案長度2mm。從而計算得到掩膜板的勻速移動速率為2mm/250s=0.008mm/s。當(dāng)設(shè)置第二電極層沉積速率0.2nm/s與掩膜板的移動速率0.008mm/s時，沉積完厚度50nmau第二電極層時，掩膜板正好移動到ito導(dǎo)電襯底的邊緣，導(dǎo)電襯底完全露出，從而使得au第二電極層兩側(cè)的厚度分別為0nm和50nm。

t4、繼續(xù)均勻沉積厚度h3=1000nm的al第二電極層后停止沉積，從而使得al第二電極層兩側(cè)的厚度分別為h3=1000nm和h4=1050nm。

下面介紹一下本發(fā)明的工作原理：請參考圖1，取第一有機(jī)層有吸收響應(yīng)的波長作為位置傳感器的工作波長，例如實施例一中可以選取580nm的波長，實施例二中可以選擇450nm的波長，同時設(shè)置入射光斑大小為直徑5μm。入射光沿著y軸從透明襯底，經(jīng)過第一電極層進(jìn)入傳感器內(nèi)部。由于透明襯底和第一電極層對入射光幾乎沒有吸收，絕大部分光線可以到達(dá)第一有機(jī)層處，沒有被第一有機(jī)層完全吸收的光線到達(dá)第二電極層處，被第二電極層反射，再次進(jìn)入第一有機(jī)層內(nèi)。由于不同的x坐標(biāo)處的第一有機(jī)層的厚度不同，光場在有機(jī)層內(nèi)的分布不同，產(chǎn)生的光生電流也就不同，從而對應(yīng)的x坐標(biāo)處存對應(yīng)的光生電流。通過對光生電流的檢測，即可以確定入射光線在x方向坐標(biāo)，從而完成位置的檢測。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。