能夠檢測壓力微小變化的微型傳感器有許多有用的應用，特別是在機器人和健康監測可穿戴設備的開發方面。然而，目前大多數基于電容和晶體管的壓力傳感器都有一些局限性，包括靈敏度低、響應速度慢、功耗高和穩定性差等。

加利福尼亞大學和湖南大學的研究人員最近提出了一種開發高靈敏度壓力傳感器的新策略，這種傳感器可以克服現有壓力傳感器的一些限制。他們的方法，發表在《自然電子》雜志上的一篇論文中，需要將導電微結構氣隙門(CMAG)與二維半導體晶體管集成。

“我一直對實際應用比對理論研究更感興趣，”開展這項研究的研究人員之一黃云超(音)告訴TechXplore。在加州大學洛杉磯分校的第一年，段教授鼓勵我探索不同的領域，找到我最感興趣的話題。在閱讀了許多論文之后，我對壓力傳感應用產生了興趣，并開始進行實驗。”

Huang和她的同事們將CMAGs與二維半導體晶體管集成，制作了他們的壓力傳感器，因為他們發現這種設計提高了傳感器的傳感性能。這個想法是在一次小組會議上產生的，當時黃正在展示她的一些研究成果。

黃說:“我們認為，如果我們能夠制造出‘真正的’微結構空氣隙，克服傳統微結構器件中彈性體的粘彈性行為，并將其與二維晶體管集成，我們的傳感器將表現出更強的壓力敏感性和更快的響應速度。”“這將有利于廣泛的實際應用，如聲波探測、壓力測繪、健康監測等。”

在研究人員開發的傳感器中，CMAGs在不產生粘彈性行為的情況下制造出微結構的空氣間隙，而粘彈性行為在傳統設備的彈性體中可以觀察到。這最終會導致更高的靈敏度、更快的響應時間、更低的功耗和顯著的穩定性。

黃說:“透過將二維半導體電晶體與獨特的CMAGs集成，我們的CMAG電晶體感應器可進一步提升效能，使應用范圍更廣。”

在最初的實驗中，研究人員制造的傳感器顯示出可調靈敏度和壓力感應范圍，在0-5千帕范圍內平均靈敏度為44kpa，最高靈敏度為770 kPa。此外，當使用氣隙門作為2-D半導體晶體管的壓敏門時，Huang和她的同事能夠進一步將他們的器件的靈敏度提高到大約103-107 kPa?1，優化的壓力范圍約為1.5 kPa。

Huang和她的同事提出的基于cmagi的設計策略非常容易實現。此外，它還可以應用于電容式和晶體管式傳感器的開發。

研究人員展示了他們的壓力傳感器在許多應用方面的潛力，包括靜壓繪圖的實現、人體脈搏波的測量和聲波的探測。在未來，他們的高靈敏度傳感器可以用于開發具有更先進的傳感能力的機器人、監測病人長期健康狀況的可穿戴設備，以及其他一些技術工具。

黃說:“希望CMAGs的概念能為新型壓力傳感器鋪平道路。”“我們現在正致力于基于CMAGs概念的保形/柔性壓力傳感器陣列，這將使人機界面和相關應用成為可能。”我們期待在未來展示更多我們的作品。”