[发明专利]一种传感器及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种传感器，其特征在于，所述传感器包括绝缘衬底、二氧化铪层、电极阵列及碳纳米管层，所述绝缘衬底、二氧化铪层、电极阵列依次叠加固定，所述电极阵列包括漏极和源极，所述碳纳米管层包括聚合物修饰的碳纳米管，所述聚合物的重复单元中含有吡啶基，所述碳纳米管层连接所述漏极和源极。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述二氧化铪层的厚度为3～15nm。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述电极阵列为叉指电极；

优选地，所述叉指电极的厚度为20～150nm；

优选地，所述叉指电极的叉指宽度为2～10μm；

优选地，所述叉指电极的指间距为2～10μm；

优选地，所述叉指电极的电极对数量为25～50，其中，所述电极对包括一所述漏极和一所述源极。

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述碳纳米管层还包括成膜物；

所述成膜物选自壳聚糖、奶粉、全氟磺酸离子交换膜中的至少一种；

优选地，所述成膜物与所述聚合物修饰的碳纳米管的质量比为1：5～20。

5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述聚合物为聚(4-乙烯基吡啶)；

所述碳纳米管为单壁碳纳米管；

所述电极阵列为金材质的电极阵列；

所述绝缘衬底为Si/SiO₂衬底；

优选地，所述聚(4-乙烯基吡啶)的分子量为160000～200000；

优选地，在检测铜离子时，所述传感器的灵敏度为12.49nAμmol^-1，所述传感器检出限为200pmolL^-1。

6.根据权利要求1～5任一项所述的传感器的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

在绝缘衬底上制备二氧化铪层；

在所述二氧化铪层上制备电极阵列；

制备碳纳米管层，使所述碳纳米管层连接所述电极阵列的漏极和源极。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在绝缘衬底上生长二氧化铪层，包括：

通过原子层沉积法在所述绝缘衬底上制备二氧化铪层。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述二氧化铪层上制备电极阵列，包括：

在所述二氧化铪层上旋涂光刻胶；

通过光刻、显影将电极阵列图形转移到所述二氧化铪层上；

在所述二氧化铪层上沉积种子层；

在所述种子层上沉积电极阵列，去掉剩余的所述光刻胶。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备碳纳米管层，包括：

将含有聚合物、碳纳米管的混合液分散、离心，取上清液，得到聚合物改性碳纳米管分散液；

将所述聚合物改性碳纳米管分散液与成膜物溶液混合，滴加到所述电极阵列的漏极和源极所在部位，形成连接所述漏极和源极的碳纳米管层；

其中：

所述聚合物的重复单元中含有吡啶基；

优选地，所述聚合物改性碳纳米管分散液的质量浓度为0.1～1.5％；

优选地，所述成膜物溶液的浓度为0.5～1.5mg/mL^-1；

优选地，所述聚合物改性碳纳米管分散液与所述成膜物溶液的体积比为0.5～1.5：1。

10.权利要求1～5所述的传感器、权利要求6～9任一项所述的传感器的制备方法制备的传感器中的至少一种在检测铜离子中的应用。