[发明专利]一种用于离子检测的有机场效应晶体管及其检测方法

权利要求书

1.一种用于离子检测的有机场效应晶体管，所述晶体管从下至上依次为n型掺杂硅栅极电极、二氧化硅介电层、十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰层、活性半导体材料层和金源漏电极，其特征在于，n型掺杂硅栅极电极的边缘设置了栅极测试槽口和离子溶液槽口，所述活性半导体材料层选用TII(BFu)₂；所述TII(BFu)₂为p型有机材料，作为OFET活性层展示出很好的场效应特性，分子结构式如下：

2.根据权利要求1所述的有机场效应晶体管，其特征在于，所述有机场效应晶体管的开关比达到10^3.7。

3.根据权利要求1所述的有机场效应晶体管，其特征在于，所述有机场效应晶体管的漏极电流对钠离子、钾离子、镁离子和钙离子分别有着非常灵敏的选择性响应；且漏极电流对离子浓度的变化随时间的响应曲线呈现出对应的阶梯变化响应；所述非常灵敏是指，栅极和漏极电压均设定为-12V，测试时间定为30秒，测试OFET漏极电流随时间的变化对于不同离子的响应图像，源漏电流大小在10^-7A附近清晰地间隔排布。

4.一种用如权利要求1所述的有机场效应晶体管进行离子检测的方法，其步骤如下：

步骤(1)制备用于离子检测的有机场效应晶体管：配制一定浓度的TII(BFu)₂-氯仿溶液，旋涂于OTS修饰的单面抛光的n型掺杂硅片上，退火后在真空下蒸镀金源漏电极，制备出用于离子检测的底栅/顶接触(BG/TC)有机场效应晶体管；在硅片边缘用金刚石尖刀挖出栅极测试槽口和离子溶液槽口；

步骤(2)定性离子检测：将待检测溶液滴于离子溶液槽口内，溶液与栅极测试探针没有接触，将测试电压调为低电压，所述低电压指0V至-12V，测试OFET漏极电流随时间的变化对于不同离子的响应；

步骤(3)定量离子检测：将待检测溶液滴于离子溶液槽口内，溶液与栅极测试探针没有接触，将测试电压调为低电压，所述低电压指0V至-12V，测试OFET漏极电流随时间的变化对于不同浓度的同一离子的响应图像。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，在步骤(2)之前进行器件特性曲线测试：用器件显微镜测试台探针分别固定在栅极测试槽口和金源漏电极上，重复测试OFET转移特性曲线。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，转移曲线重复测试次数为五次。

7.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(2)和(3)中栅极和漏极低电压均设定为-12V，步骤(2)中待检测离子溶液浓度均为10^-2M，测试时间定为30秒。

8.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中离子浓度变化测试时间定为300秒。