[发明专利]一种有机电化学晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机电化学晶体管及其制备方法，导电聚合物纳米线阵列分布在基底上，金材料电极作为有机电化学晶体管的源极与漏极设置在基底上、位于导电聚合物纳米线阵列的两端，储液槽设置在基底上，导电聚合物纳米线阵列置于由储液槽围成的空间内，在储液槽内注入电解液，金材料电极与电解液绝缘连接，参比电极作为有机电化学晶体管的栅极插入电解液中；由本方案制得的PEDOT:PSS纳米线阵列有机电化学晶体管可直接用于电学测试，具有良好电学性能，与传统的薄膜型导电聚合物有机电化学晶体管相比，本有机电化学晶体管的跨导、μC*、响应速度、稳定性等性能均处于优势地位；且本制备方法操作简单，成本低廉，具有大规模应用的潜力。

技术领域

本发明涉及微电子器件技术领域，尤其涉及的是一种有机电化学晶体管及其制备方法。

背景技术

有机电化学晶体管是一种耦合了离子传输与电子传输的电学器件，其主要是利用导电聚合物导电性随电势变化的特性来实现对源漏之间电流的调控。这种器件具有高开关比，高信号放大性能，能够将微小的生物信号放大。因此，有机电化学晶体管在微电子器件、生物传感器等领域受到广泛的关注。

而目前的导电聚合物薄膜有机电化学晶体管，存在着跨导低、循环稳定性差、材料利用率低的缺点，影响着这类器件的进一步发展，限制了其大规模应用。通过液桥诱导制备的一维的导电聚合物阵列具有高比表面积、高活性材料利用率、良好的分子取向、可控的阵列尺寸等优势，在微电子器件领域有着广阔的应用前景，可以将其应用在有机电化学晶体管上，以解决现有有机电化学晶体管存在的缺点。但是，如何用一维导电聚合物阵列应用在有机电化学晶体管上是一个亟待解决的问题。

因此，现有的技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机电化学晶体管及其制备方法，旨在解决现有的有机电化学晶体管存在着跨导低、循环稳定性差的问题。

本发明的技术方案如下：一种有机电化学晶体管，其中，包括金材料电极、基底、导电聚合物纳米线阵列、储液槽和参比电极，所述导电聚合物纳米线阵列分布在基底上，金材料电极作为有机电化学晶体管的源极与漏极设置在基底上、位于导电聚合物纳米线阵列的两端，储液槽设置在基底上，导电聚合物纳米线阵列置于由储液槽围成的空间内，在储液槽内注入电解液，金材料电极与电解液绝缘连接，参比电极作为有机电化学晶体管的栅极插入电解液中。

所述的有机电化学晶体管，其中，在基底和金材料电极之间还设置有铬材料层。

所述的有机电化学晶体管，其中，所述导电聚合物纳米线阵列中纳米线的宽度为0.5微米-4微米，纳米线长度与有机电化学晶体管的沟道长度一致。

所述的有机电化学晶体管，其中，在金材料电极表面覆盖聚酰亚胺胶带或指甲油，以使金材料电极与电解液绝缘连接。

所述的有机电化学晶体管，其中，所述储液槽由多块聚二甲基硅氧烷板围成。

所述的有机电化学晶体管，其中，所述电解液为NaCl溶液或盐酸溶液或磷酸溶液，溶液浓度为0.01%-5%。

所述的有机电化学晶体管，其中，所述作为有机电化学晶体管的栅极的参比电极为Ag/AgCl参比电极或直接蒸镀的金材料电极或改性的金材料电极。

一种如上述任一所述的有机电化学晶体管的制备方法，其中，具体包括以下步骤：

S1：在基底表面制备导电聚合物纳米线阵列；

S2：用掩膜版在导电聚合物纳米线阵列的两端蒸镀金材料电极；

S3：使用聚酰亚胺胶带或指甲油覆盖金材料电极，使其避免与电解液直接接触，只露出沟道内的导电聚合物纳米线阵列；

S4：采用聚二甲基硅氧烷板在基底表面制备储液槽，导电聚合物纳米线阵列置于由储液槽围起的空间内；