[发明专利]一种有机场效应晶体管气体传感器及其制备方法

说明书

本申请公开了一种有机场效应晶体管气体传感器及其制备方法，所述有机场效应晶体管气体传感器包括绝缘层、气敏材料层、栅电极、源极和漏极；所述绝缘层形成于所述栅电极之上；所述气敏材料层用于与被检测气体反应，所述气敏材料层设于所述绝缘层上方；所述气敏材料层由掺杂有F4TCNQ的气敏材料制作而成；所述源极和所述漏极位于同一层，且均设于所述气敏材料层的上方。本申请通过掺杂有F4TCNQ的气敏材料，能够提高器件的信噪比，同时能够提高器件的灵敏度和选择性等性能。

技术领域

本申请涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种有机场效应晶体管气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着社会的快速发展，工业废气、汽车尾气、各种有机材料散发出的有机气体正严重地危害着人类的身体的健康，破坏着人类和动物赖以生存的自然环境，影响工农业的有序生产。因此，人们开始意识到对生产过程、日常生活中有毒有害气体的检测变得尤为重要，气体传感器在这种环境下应运而生。而材料科学和电子技术的发展，使得研制气体传感器成为可能。

气体传感器是用来检测气体的成分和含量的部件或装置，它能将气体种类及其浓度有关的信息转换成电信号，从而进行检测、监控、报警。根据气体传感器的工作原理、制备工艺、气敏材料和应用领域等可以将其划分为许多种类。气体传感器的工作机理基本上是气敏材料通过物理或者化学作用吸附待测气体并引起其在电学、光学或磁学等性质的变化。常见气体传感器根据其工作原理主要分为三大类：电学类气体传感器(如电阻、电流、阻抗、电位等)、光学类传感器(包括光谱吸收型、荧光法、可视化法等)以及质量型气体传感器(如石英晶体微天平和表面声波气体传感器)等。基于有机场效应晶体管制备的气体传感器件是比较有代表性的电学类气体传感器。苯系物作为典型的挥发性有机化合物，常见的有二氯苯，氯苯，甲苯等，会对人体的血液、神经、生殖系统产生较强危害，所以针对苯系物的检测亦尤为重要。随着新技术的发展，基于有机场效应晶体管传感器的气体检测技术在苯系物的气体检测方面得到了广泛的应用。但是，目前有机场效应晶体管气体传感器还存在着包括信噪比低、稳定性差、灵敏度不足等问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种有机场效应晶体管气体传感器及其制备方法，以解决上述技术问题。

本申请是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本申请提供一种有机场效应晶体管气体传感器，包括绝缘层、气敏材料层、栅电极、源极和漏极；所述绝缘层形成于所述栅电极之上；所述气敏材料层用于与被检测气体反应，所述气敏材料层设于所述绝缘层上方；所述气敏材料层由掺杂有F4TCNQ的气敏材料制作而成；所述源极和所述漏极位于同一层，且均设于所述气敏材料层的上方。

进一步地，所述气敏材料层由掺杂有F4TCNQ的PQT12或掺杂有F4TCNQ的PQTS12制作而成。

进一步地，所述气敏材料掺杂F4TCNQ后形成掺杂气敏材料，所述F4TCNQ在所述掺杂气敏材料中的质量百分数小于20％。

进一步地，所述源极和所述漏极均为叉指电极；所述叉指电极的长宽比为10:1～200:1；所述叉指电极的沟道数为5～50个。

第二方面，本申请提供一种有机场效应晶体管气体传感器的制备方法，包括：

提供一栅电极，在所述栅电极上形成绝缘层；

在所述绝缘层的上表面形成气敏材料层，所述气敏材料层由掺杂有F4TCNQ的气敏材料制作而成；

在所述气敏材料层上形成源极和漏极，得到所述有机场效应晶体管气体传感器。

进一步地，所述在所述绝缘层的上表面形成气敏材料层，包括：

分别将气敏材料和F4TCNQ溶解于相同的预设溶剂中，得到气敏材料溶液和F4TCNQ溶液；