[发明专利]一种基于有机薄膜晶体管的氨气传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于有机薄膜晶体管的氨气传感器及其制备方法，属于传感器制备技术领域，从下到上依次包括衬底、栅电极、介电层、半导体层、源电极和漏电极，所述介电层由第一介电层和第二介电层组成的双介电层结构，所述第一介电层为机介电材料，所述第二介电层由鸡蛋清为原料制备而成。本发明利用鸡蛋清为原料制得第二介电层，有效减少了有毒试剂的使用；并且由于鸡蛋清含有丰富蛋白质，具有多种官能团，更容易感应外界气体，提升有机薄膜晶体管的气体传感响应；同时该气体传感器采用这种天然生物材料鸡蛋清，生物环保、无毒可降解，成本更低，适宜大规模量产。

技术领域

本发明属于传感器制备技术领域，特别涉及一种基于有机薄膜晶体管的氨气传感器及其制备方法。

背景技术

在当今信息时代，传感器技术已成为现代信息技术中必不可少的一部分，它在国民经济和国防建设中都占有十分重要的地位。传感器是现代信息系统和各种装备必需的信息采集手段，作为信息技术的三大支柱之一，其应用领域十分宽广，对提高经济效益和生产技术水平、增强国防实力有着举足轻重的作用。

以场效应管为基础构成的气体传感器成为传感器领域的一个研究热点，将其应用于无机和挥发性气体的检测已有广泛报道。有机薄膜晶体管气体传感器相比于电阻式器件，由于具有灵敏度高、室温工作、易于集成以及独立的多参数来提高选择性等优点，加上有机材料本身所具备的由于质轻、价廉、具有柔性、制备方法简单、种类多、性能可通过分子设计进行调整等优势，在气体传感器领域一直倍受人们关注。

然而，随着材料和制作工艺成本的增长，加上人们对环保电子材料的渴望，促使人们研发低成本、制备方法简单、种类多、环境友好的有机电子材料。近几年，适用于有机电子和有机光电子器件的生物材料引起了研究者的广泛关注，大量具有生物相容性和生物可降解性的材料都被报道用来制备有机薄膜晶体管器件。生物材料含量丰富，具有生物可降解性，并且对环境无害等特点，在医疗和生物化学传感器等领域有巨大前景，目前已成为世界各课题组主要研究的内容之一。在之前的大量研究当中，对于生物材料的研究主要着重于载流子的传输方面，而对于材料在其他方面的性能(例如传感、发光、存储等方面)研究较少。近年来，对于生物材料其他方面性能的研究大量的展开。因此，如何选取生物材料和制备有机薄膜晶体管，以达到场效应管的最佳性能指标，是现在研究的一大热点。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述的问题，本发明提供一种基于有机薄膜晶体管的氨气传感器及其制备方法，制备工艺简单，生产成本低廉，绿色环保，具有高灵敏度和高稳定性。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于有机薄膜晶体管的氨气传感器，从下到上依次包括衬底、栅电极、介电层、半导体层、源电极和漏电极，所述介电层由第一介电层和第二介电层组成的双介电层结构，所述第一介电层为机介电材料，所述第二介电层由鸡蛋清为原料制备而成。

本发明利用鸡蛋清，天然无毒且含量丰富无需制备的生物材料，有效减少了有毒试剂的使用；同时鸡蛋清本身具备良好的绝缘性能和高介电常数，可作为良好的介电材料用于有机薄膜晶体管器件；并且由于鸡蛋清含有丰富蛋白质，具有多种官能团，更容易感应外界气体，提升有机薄膜晶体管的气体传感响应；同时该气体传感器采用这种天然生物材料鸡蛋清，生物环保、无毒可降解，成本更低，适宜大规模量产。

优选的，所述第一介电层的有机材料为聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺(PI)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)中的一种或几种，厚度为300-500nm。

优选的，所述第二介电层的制备方法为：将过滤后的鸡蛋清与去离子水按重量比例1：(0-3)进行混合，用混合后的溶液在第一介电层上制备第二介电层，在110-130度进行退火处理，即得第二介电层，厚度为200-400nm。