[发明专利]金刚石溶液栅场效应晶体管系统

权利要求书

1.金刚石溶液栅场效应晶体管系统，其特征在于，包括金刚石溶液栅场效应晶体管(a)和参考电极(7)，所述金刚石溶液栅场效应晶体管(a)和参考电极(7)相互独立设置，用于间隔放置在海水中；所述金刚石溶液栅场效应晶体管(a)和参考电极(7)组成一电容；所述参考电极(7)的外端用于与电压信号源相连接；所述金刚石溶液栅场效应晶体管(a)用于与电压读取器(9)相连接；

所述参考电极(7)用于：在接收到变化的外源电压时，在海水中产生变化的电场；且所述电场在所述金刚石溶液栅场效应晶体管(a)施加的电压值发生变化，并由所述电压读取器(9)显示变化值；

或/且所述参考电极(7)用于：在接收到外源电压时，在海水中产生电场；且当由异物进入所述金刚石溶液栅场效应晶体管(a)和参考电极(7)间时，引起海水中的电场强度发生改变，施加在所述金刚石溶液栅场效应晶体管(a)的电压发生变化，并由所述电压读取器(9)显示变化值。

2.根据权利要求1所述的金刚石溶液栅场效应晶体管系统，其特征在于，所述金刚石溶液栅场效应晶体管(a)包括金刚石衬底(1)、单晶金刚石外延薄膜(2)、漏极(3)、源极(4)、电阻(5)和电源(6)；所述单晶金刚石外延薄膜(2)在金刚石衬底(1)的表面上外延得到，在所述单晶金刚石外延薄膜(2)上表面上间隔设有漏极(3)和源极(4)，所述源极(4)和参考电极(7)间形成电容；

所述电阻(5)的一端与漏极(3)相连接，另一端与电源(6)的正极导线连接；所述电源(6)的负极与源极(4)导线连接，所述源极(4)还通过另一导线接地；所述电阻(5)还用于与电压读取器(9)相连接。

3.根据权利要求2所述的金刚石溶液栅场效应晶体管系统，其特征在于，所述金刚石衬底(1)为本征金刚石材料，均方根表面粗糙度小于2nm，拉曼半峰宽小于6cm^-1，X射线衍射半峰宽小于0.1°。

4.根据权利要求2或3所述的金刚石溶液栅场效应晶体管系统，其特征在于，所述单晶金刚石外延薄膜(2)为本征金刚石材料，厚度为0.05-50μm，电阻率大于100MΩ·cm，均方根表面粗糙度小于1nm，拉曼半峰宽小于5cm^-1，X射线衍射半峰宽小于0.05°。

5.根据权利要求4所述的金刚石溶液栅场效应晶体管系统，其特征在于，所述漏极(3)和源极(4)的材质为Pt、Pd、Ir、Au、Ti金属中的一种或者Pt/Ir、Pt/Au/Ti每组内金属的组合。

6.根据权利要求5所述的金刚石溶液栅场效应晶体管系统，其特征在于，所述电源(6)选用直流电源。

7.根据权利要求6所述的金刚石溶液栅场效应晶体管系统，其特征在于，所述参考电极(7)为Ag/AgCl电极或者是Pt电极。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种金刚石溶液栅场效应晶体管系统的测试方法，其特征在于，包括以下：

将金刚石溶液栅场效应晶体管(a)和参考电极(7)间隔放置在海水中；在参考电极(7)上施加电压，在海水中形成电场，在电场作用下，所述漏极(3)和源极(4)间通过二维空穴气导电，所述参考电极(7)和源极(4)组成电容；

当所述参考电极(7)和金刚石溶液栅场效应晶体管(a)间存在异物时，所述参考电极(7)和源极(4)间的电容值发生改变，通过电场施加在所述漏极(3)和源极(4)间的电压发生变化，则所述电阻(5)上的电压改变；

当改变施加在所述参考电极(7)上的电压时，通过电场施加在所述漏极(3)和源极(4)间的电压发生变化，则所述电阻(5)上的电压改变，由所述电压读取器(9)得出变化值，即将电压信号源处的信号传输至电压读取器(9)，完成了电压信号源处和电压读取器(9)间的通信；

或当施加在所述参考电极(7)上的电压为定值，所述电压读取器(9)的值发生变化时，表明有异物进入金刚石溶液栅场效应晶体管(a)和参考电极(7)间。

9.一种金刚石溶液栅场效应晶体管系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在金刚石衬底(1)上外延得到单晶金刚石外延薄膜(2)；

步骤二、在单晶金刚石外延薄膜(2)表面形成漏极(3)和源极(4)；

步骤三、将电阻(5)的一端通过导线与漏极(3)相连；

步骤四、将电阻(5)另一端通过导线与电源(6)正极相连；

步骤五、将电源(6)的负极通过导线与源极(4)相连；

步骤六、将所述源极(4)通过导线接地；

步骤七、将方波发生器(8)通过导线与参考电极(7)相连；

步骤八、将所述方波发生器(8)通过另一导线接地；

步骤九、所述方波发生器(8)通过导线与参考电极(7)相连。