[发明专利]气体传感器系统和方法

说明书

一种气体传感器系统(100)，其包括：包含第一源极和漏极的至少一个第一场效应晶体管(200)以及包含第二源极和漏极的至少一个第二场效应晶体管(300)，所述第二源极和漏极不同于所述第一源极和漏极。所述第一和第二FET对环境中气体的不同响应可用于区分所述气体，例如用于区分存储水果的场所中的1‑甲基环丙烯和乙烯。

发明领域

本发明涉及包含场效应晶体管的气体传感器系统及其在气体检测、尤其是烯烃检测中的用途。

发明背景

例如下列文章中公开了薄膜晶体管作为气体传感器的用途：Feng等人,“Unencapsulated Air-stable Organic Field Effect Transistor by All SolutionProcesses for Low Power Vapor Sensing”Scientific Reports 6:20671DOI:10.1038/srep20671和Besar等人,“Printable ammonia sensor based on organic field effecttransistor”,Organic Electronics,Volume 15,Issue 11,November 2014,Pages 3221–3230。

植物产生的乙烯能够加速跃变型果实的成熟、花朵的开放和植物叶片的脱落。已知1-甲基环丙烯(1-MCP)可用于抑制此类过程。

Chu等人,“High-performance organic thin-film transistors with metaloxide/metalbilayer electrode”,Appl.Phys.Lett.87,193508,2005公开了用于有机薄膜晶体管(OTFT)的双层源极-漏极，其由选自MoO₃、WO₃或V₂O₅的过渡金属氧化物和金属层组成。

本发明的目的是提供一种气体传感器系统，该气体传感器系统能够区分不同的气体，特别是不同的烯烃。

发明内容

本发明人意外地发现，可以使用包含不同源极和漏极的不同场效应晶体管来区分环境中的不同气体。

因此，在第一方面，本发明提供了一种气体传感器系统，该气体传感器系统包含：至少一个第一场效应晶体管，该第一场效应晶体管包含第一源极和漏极；以及至少一个第二场效应晶体管，该第二场效应晶体管包含与第一源极和漏极不同的第二源极和漏极。

本发明人意外地发现，具有包含金层和氧化物层的源极和漏极的场效应晶体管在1-MCP存在时产生不可逆的响应。

因此，本发明的第一方面的第一场效应晶体管可以包含：栅极；源极和漏极；在源极和漏极之间延伸的半导体；以及在栅极和半导体之间的介电层，其中源极和漏极各自包含金层以及在该金层和介电层之间的氧化物层。

在第二方面，本发明提供一种识别至少一种目标气体在环境中的存在和/或浓度的方法，该方法包括以下步骤：测量第一方面的气体传感器系统的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管中每一个的参数，和从测量的参数确定目标气体是否存在和/或确定目标气体的浓度。

优选地，目标气体是烯烃。

在第三方面，本发明提供了一种检测环境中的至少一种烯烃的方法，该方法包括以下步骤：测量暴露于环境中的场效应晶体管的参数，和由所测量的参数确定是否存在至少一种烯烃，其中该场效应晶体管包含:栅极；源极和漏极；在源极和漏极之间延伸的半导体；以及在栅极和半导体层之间的介电层，其中源极和漏极各自包含第一层和第二层，所述第一层包含金或由金组成，所述第二层包含在第一层和介电层之间或者在第一层和半导体层之间的氧化物或由其组成。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明，其中：