[发明专利]有机薄膜三极管传感器、制作方法及用途

说明书

技术领域：

本发明涉及一种有机材料的薄膜三极管。

背景技术：

近年来，有机薄膜三极管、有机发光二极管，有机气体传感器，以及有机发光二极管的研究，已从有机小分子半导体材料扩展到导电共扼高聚物，并把焦点集中在器件的物理机构和改善器件的性能以达到实用化水平上。如有机薄膜三极管集成电路、有机发光二极管显示面板和有机气体传感器等。有机小分子和高聚物的电气特性和器件的研究，现在统称为塑料电子学。

近年来，气体和气味分析的有机气体传感器和感应器阵列的使用已经吸引的很多研究者的关注。研究方面主要有；可测量气体范围宽，重复性好，很高的气体选择性和传感器的稳定性。使研究的有机气体传感器或称有机电子鼻的具有学习，存储和各种气体的识别能力。有机气体传感器期望用于包括食物处理，环境保护，农业生产和医学诊断。有机三极管由于有制造成本低、柔性好等优点。研究有机三极管的机能层材料种类繁多，可采用有机小分子、共扼低聚物和共扼高聚物，以及合成加入各种机能基进行分子修饰等方法，使其具有各种电气化学特性。

发明内容：

发明的目的是提供一种通过测量有机三极管传感器工作电流的变化，实现特定气体微量的测定的有机三极管传感器。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

有机薄膜三极管传感器，其组成包括：铝蒸发膜构成的栅极，所述的铝蒸发膜栅极两侧具有有机半导体的酞菁铜薄膜，两者之间形成肖特基壁垒，源极和漏极采用与酞菁铜蒸发膜成欧姆性接触的金蒸发膜，所述的漏极为多孔的金电极，所述的漏极和酞菁铜之间具有有机气体敏感膜。

所述的有机薄膜三极管传感器，所述的酞菁铜可采用镧系金属配合物的双核酞菁、稀土金属配位的三明治结构酞菁、16氟取代的酞菁锌。

所述的有机薄膜三极管传感器的制作方法，首先在玻璃基板上制作金蒸发膜源电极，然后制作第一层CuPc蒸发膜，和制作薄膜铝栅极及第二层CuPc薄膜，最后制作金蒸发膜漏电极。试样制作的条件是，CuPc的蒸发温度为400℃、基板温度为室温20℃，上下二层CuPc薄膜膜厚由蒸发时间控制、蒸发速度为3nm/min。上下二层CuPc薄膜膜厚度分别为70nm，130nm，半导电薄膜铝栅极厚度为20nm。

所述的有机薄膜三极管传感器在特定气体微量的测定当面的应用。

这个技术方案有以下有益效果：

1.有机三极管传感器，具有结构为ITO(emitte)/CuPc/Al(base)/CuPc/Au(collector)叠层结构的有机三极管传感器(Vertical Type CurrentChannel of Quasi-conductor Al Gate Organic Semiconductor CopperPhthalocyanine Thin Film sensors；VOTFTS)。利用有机遂穿三极管的大电流增益的优点，使用代表性有机半导体材料酞菁铜(copper phthalocyanine：CuPc)，特定气体如O₂，NO₂被有机三极管传感器的发射区有机薄膜吸附时，发生氧化还原反应，相当于施主或受主搀杂作用，导致有机膜内载流子变化。使由源极发射的载流子增加或减少，遂穿CuPc/Al/CuPc双肖特基势垒栅极区域形成工作电流发生改变。通过测量有机三极管传感器工作电流的变化，实现特定气体微量的测定。

2.参照图1，在固体酞菁膜中吸附O₂，MPc与O₂的化学反应促进电子的移动，O₂起到了电子捕获陷阱的作用：MPc，O₂+e^-MPc，O₂^-。

酞菁晶体吸附了NO气体后电导会发生很大的变化，在φ(NO)为5×10^-9-5×10^-9情况下有较高的灵敏度。通过对酞菁系材料修饰引入机能基，如镧系金属配合物的双核酞菁、稀土金属配位的三明治结构酞菁、16氟取代的酞菁锌^[2]，可以制作针对多种气体的传感器。