[发明专利]一种基于有机场效应管的甲醛传感器及其制备方法

说明书

本发明属于传感器技术领域，公开了一种基于有机场效应管的甲醛传感器及其制备方法，用于解决现有甲醛传感器存在的检测下限不高的问题。本发明的基于有机场效应晶体管的甲醛传感器，包括从下到上依次设置的衬底、栅电极、栅极绝缘层和有机半导体层，所述有机半导体层的上端连接有源电极和漏电极，所述有机半导体层是由靛蓝或靛蓝衍生物与硅藻泥混合制成，所述有机半导体层中硅藻泥的质量百分数为3％～20％。本发明解决现有甲醛传感器存在的检测下限高的问题以及现有甲醛传感器存在的柔韧性差、易对环境造成污染等问题。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于有机场效应管的甲醛传感器及其制备方法。

背景技术

甲醛是一种无色，有刺激气味的气体，对人眼、鼻等有刺激作用，同时又和人类的社会活动密切相关，随着现代化的发展，甲醛的准确测量在日常生活、气象学、医学以及工农业生产中有着越来越重要的地位。

甲醛传感器的种类繁多，目前，国内外的研究热点主要集中在甲醛氧化物气体传感器、甲醛气体分子筛传感器、甲醛声表面波气体传感器、可视化荧光甲醛传感器及甲醛气体电子鼻等。然而，传统的甲醛传感器仍然存在这诸如探测下限不够、通常需要温度补偿、选择性不高、体积相对较大、易受到周围环境的干扰、误差相对较大、精度不足、检测参数单一、不易实现柔性、小型化、集成化、使用的无机半导体材料容易对环境造成二次污染等缺点。

发明内容

本发明为了解决现有甲醛传感器存在的检测下限不高的问题，而提供一种基于有机场效应管的甲醛传感器及其制备方法，解决现有甲醛传感器存在的检测下限高的问题以及现有甲醛传感器存在的柔韧性差、易对环境造成污染等问题。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于有机场效应晶体管的甲醛传感器，包括从下到上依次设置的衬底、栅电极、栅极绝缘层和有机半导体层，所述有机半导体层的上端连接有源电极和漏电极，其特征在于：所述有机半导体层是由靛蓝或靛蓝衍生物与硅藻泥混合制成，所述有机半导体层中硅藻泥的质量百分数为3％～20％。

所述衬底的材料为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚对萘二甲酸乙二酯、虫胶、云母或硅藻泥中的一种。

所述栅极绝缘层的材料为聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯的一种或多种，所述栅极绝缘层的厚度为20～520nm。

所述有机半导体层的厚度为50～120nm。

所述栅电极、源电极和漏电极的材料均为石墨烯、碳纳米管、金属单质纳米线、氧化锌、氧化钛、氧化铟锡或聚合物电极材料中的一种或多种，所述栅电极、源电极和漏电极厚度均为50～80nm。

所述金属单质纳米线为铁纳米线、铜纳米线、银纳米线、金纳米线、铝纳米线、镍纳米线、钴纳米线、锰纳米线、镉纳米线、铟纳米线、锡纳米线、钨纳米线或铂纳米线中的一种或多种。

所述聚合物电极材料为聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)或3,4-聚乙烯二氧噻吩中的一种。

一种基于有机场效应晶体管的甲醛传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①先利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液中的一种或多种对衬底进行清洗，清洗后干燥；

②在衬底的表面制备栅电极，形成栅电极的图形；

③在栅电极表面上制备栅极绝缘层；

④将硅藻泥溶液同靛蓝或靛蓝衍生物溶液按照质量百分配比进行混溶，然后在己覆盖栅极绝缘层的基板上制备有机半导体层初成体，然后70℃热退火20分钟，制成有机半导体层；

⑤在有机半导体层上制备源电极和漏电级；

⑥将步骤⑤制得后的有机场效应晶体管进行封装。