[发明专利]一种薄膜场效应晶体管型气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种薄膜场效应晶体管型气体传感器，其特征在于，该薄膜场效应晶体管型气体传感器为底栅顶接触式结构的薄膜场效应晶体管或底栅底接触式结构的薄膜场效应晶体管；

其中，所述底栅顶接触式结构的薄膜场效应晶体管自下而上包括衬底(2)、栅极绝缘层(3)、沟道有源层(4)，在所述沟道有源层(4)上还沉积有源电极(5)和漏电极(6)，所述沟道有源层(4)为量子点材料沉积形成的量子点薄膜；所述衬底(2)还引出有栅电极，由此构成薄膜场效应晶体管；

所述底栅底接触式结构的薄膜场效应晶体管自下而上包括衬底(2)、栅极绝缘层(3)，在该栅极绝缘层(3)上还沉积有源电极(5)和漏电极(6)，沟道有源层(4)覆盖在所述源电极(5)和所述漏电极(6)的上方，所述沟道有源层(4)为量子点材料沉积形成的量子点薄膜；所述衬底(2)还引出有栅电极，由此构成薄膜场效应晶体管；

并且，所述量子点薄膜为胶体量子点薄膜，具体是PbS或SnO₂或WO₃或ZnO胶体量子点薄膜；该量子点薄膜的厚度为50-150nm；所述薄膜场效应晶体管能够探测不同的气体，所述气体包括NO₂、H₂S、以及NH₃中的至少一种。

2.一种薄膜场效应晶体管型气体传感器的制备方法，该薄膜场效应晶体管型气体传感器为如权利要求1所述薄膜场效应晶体管型气体传感器，并具体为底栅顶接触式结构的薄膜场效应晶体管，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

(1)对带有栅极绝缘层的衬底进行等离子体清洗或者表面改性处理；

(2)将分散在有机溶剂中的量子点材料通过旋涂或者喷涂工艺沉积在所述栅极绝缘层上形成量子点薄膜作为气体敏感层，该量子点薄膜即对应沟道有源层；

(3)用无机配体溶液或有机配体溶液处理所述量子点薄膜，然后去除残余的配体溶液及其副产物；

(4)对所述衬底进行掩膜处理，在所述量子点薄膜上沉积源电极和漏电极；

(5)在所述衬底上形成栅极电极，即得到量子点薄膜场效应晶体管型气体传感器，并且，该量子点薄膜场效应晶体管型气体传感器为底栅顶接触式结构的薄膜场效应晶体管。

3.一种薄膜场效应晶体管型气体传感器的制备方法，该薄膜场效应晶体管型气体传感器为如权利要求1所述薄膜场效应晶体管型气体传感器，并具体为底栅底接触式结构的薄膜场效应晶体管，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

(1)对带有栅极绝缘层的衬底进行等离子体清洗或者表面改性处理；

(2)对所述衬底进行掩膜处理，在所述栅极绝缘层上沉积源电极和漏电极，并形成沟道；

(3)将分散在有机溶剂中的量子点材料通过旋涂或者喷涂工艺在已沉积有所述源电极和所述漏电极的所述栅极绝缘层上沉积形成的量子点薄膜作为气体敏感层，该量子点薄膜即对应沟道有源层；

(4)用无机配体溶液或有机配体溶液处理量子点薄膜，然后去除残余的配体溶液及其副产物；

(5)在所述衬底上引出栅极电极，即得到量子点薄膜场效应晶体管型气体传感器，并且，该量子点薄膜场效应晶体管型气体传感器为底栅底接触式结构的薄膜场效应晶体管。

4.如权利要求2或3所述薄膜场效应晶体管型气体传感器的制备方法，其特征在于，所述胶体量子点薄膜中的PbS或SnO₂或WO₃或ZnO胶体量子点其粒径为2-10nm。

5.如权利要求4所述薄膜场效应晶体管型气体传感器的制备方法，其特征在于，PbS胶体量子点是将所含Pb元素与所含S元素两者的摩尔比满足4:1～1:1的前驱物溶液在80℃～150℃的合成温度下反应15s～45s得到的。