[发明专利]作为化学传感器的基于导电聚合物和Ag、AgX(X＝Cl、I、Br)卤化物纳米颗粒的有机电化学晶体管

说明书

本发明涉及一种基于导电聚合物(例如，PEDOT：PSS)的有机电化学晶体管，其中栅极通过沉积卤化银纳米颗粒AgX(X＝Cl、Br、I)而被集成在沟道的表面上。这种构造允许器件在不向栅极施加电势差的情况下操作(从而降低了操作成本)。该器件能够检测卤离子：通过改变纳米颗粒的性质，且尤其是通过使用AgX(X＝Cl、Br、I)或Ag₂S，传感器获取针对阴离子X或硫化物的敏感性。

技术领域

本发明涉及作为化学传感器的基于导电聚合物和Ag、AgX(X＝Cl、I、Br)卤化物的纳米颗粒(NP)的有机电化学晶体管。

更具体地，本发明涉及基于导电聚合物(例如PEDOT：PSS)的有机电化学晶体管，其中，栅极通过卤化Ag纳米颗粒，AgX(X＝Cl、Br、I)的沉积而被集成在沟道的表面上。这种构造允许器件在不向栅极施加电势差的情况下操作(从而降低了复杂性和操作成本)。该器件能够检测卤离子：通过改变纳米颗粒的性质，且尤其是通过使用AgX(X＝Cl、Br、I)或Ag₂S，传感器获得对X阴离子或硫化物的敏感性。

背景技术

Wrighton等人在80年代初提出了有机电化学晶体管(OECT)[White HS,KittlesenGP,Wrighton MS(1984)Chemical derivatization of an array of three goldmicroelectrodes with polypyrrole:fabrication of a molecule-basedtransistor.J.Am.Chem.Soc.106(18):5375-5377]。

参照图1，OECT由三端器件组成，其中两个电极(源极和漏极)通过导电聚合物(通常为聚吡咯、聚苯胺或PEDOT：PSS)连接，该导电聚合物构成晶体管沟道并与电解质接触。也浸入电解质的第三电极(栅极)控制导电聚合物的掺杂水平，从而控制其导电性。OECT的操作可以通过以下方式描述[Steady-State and Transient Behavior of OrganicElectrochemical Transistors,Daniel A.Bernards and George G.Malliaras AdvancedFunct.Mater.2007,17,3538-3544]：按照惯例，源极连接至地，并且相对于大地向栅极(Vg)施加电势。可以根据施加到栅极的电势(Vg)来测量在沟道中流动的电流(Isd)。施加正Vg会将离子从电解质引入到导电聚合物中，并且这会导致Isd电流减小。

当分析物通过改变Isd而在控制导电聚合物掺杂的电化学过程中起作用时，OECT可以用作化学传感器。