[发明专利]传感装置及离子检测方法

说明书

本发明提供了一种传感装置，其包括晶体管、至少一反应电极以及选择膜。晶体管包括栅极端、源极端、漏极端和半导体层，其中源极端和漏极端位于半导体层上，且栅极端位于源极端和漏极端之间。至少一反应电极相对于晶体管的栅极端，而与晶体管彼此间隔设置。选择膜位于至少一反应电极上或晶体管上。本发明的传感装置具有低检测极限及高灵敏度的特性，并且适合在现场进行即时检测。

技术领域

本发明涉及传感装置及检测方法，尤其涉及一种传感装置及离子检测方法。

背景技术

大多数重金属元素在人体内不但没有生理功能，还会对人体产生毒性作用，例如铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)或类金属砷(As)等，并且由于人体不易代谢如上所述的重金属，故易于在人体中累积而造成严重的疾病。举例来说，人体内的铅含量若超过标准值的话，易引发老年痴呆症；而汞含量若超过标准值的话，对于大脑视神经的破坏相当大。因此，检测水中的重金属含量以确保饮用水的安全是相当重要的。

目前检测水中离子含量的设备例如是感应耦合等离子体原子发射分析仪(inductively.coupled plasma-atomic emission spectrometer；ICP-AES)、感应耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma-mass spectrometer；ICP-MS)或离子选择性电极(Ion-selective electrode；ISE)。ICP-AES与ICP-MS为实验室中的昂贵的大型仪器，其操作方法繁复且需由专业人员进行分析，不仅无法于现场进行检测，且不适合一般人员使用。ISE虽然便于携带而适合在现场进行检测，但是其检测极限在500ppb左右，并不足以确认水中的重金属离子含量是否符合目前法规所规定的标准值。举例来说，以铅而言，目前台湾规定水中的铅离子含量需小于50ppb(约为2.42x10^-7M)，而ISE的检测极限远高于铅离子的标准值，故无法确认水中的铅离子含量是否超标。除此之外，ISE需搭配参考电极(reference electrode)进行检测，故整体的检测费用仍然偏高。

综上所述，如何开发一种具有低检测极限(detection limit)及高灵敏度(sensitivity)的传感装置并且适合在现场进行即时检测，实为目前本领域技术人员积极研究的课题之一。

发明内容

本发明提供一种传感装置及离子检测方法，其具有低检测极限及高灵敏度的特性，并且适合在现场进行即时检测。

本发明提供一种传感装置，其包括晶体管、至少一反应电极以及选择膜。晶体管包括栅极端、源极端、漏极端和半导体层，其中源极端和漏极端位于半导体层上，且栅极端位于源极端和漏极端之间。至少一反应电极相对于晶体管的栅极端而与晶体管彼此间隔设置。选择膜位于至少一反应电极上或晶体管上。

依照本发明的一实施例所述，当施加电压于至少一反应电极时，至少一反应电极与晶体管的栅极端之间的电场为F，且F≧1毫伏特/厘米。

依照本发明的一实施例所述，至少一反应电极为多个反应电极，且多个反应电极彼此间隔设置。

依照本发明的一实施例所述，还包括多个开关电路。每一反应电极与相对应的开关电路连接。

依照本发明的一实施例所述，至少一反应电极间隔地设置于晶体管的栅极端上方。

依照本发明的一实施例所述，至少一反应电极与晶体管的栅极端位于同一平面。

依照本发明的一实施例所述，晶体管包括高速电子迁移率场效晶体管、硅基场效晶体管、纳米线场效晶体管、纳米碳管场效晶体管、石墨烯场效晶体管或二硫化钼场效晶体管。

依照本发明的一实施例所述，选择膜包括离子选择膜、分子选择膜、气体选择膜或其组合。

依照本发明的一实施例所述，离子选择膜包括离子选择物、离子错合物、增塑剂、高分子材料或其组合。