[发明专利]场效应晶体管、气体传感器及其制造方法

说明书

本发明涉及场效应晶体管、气体传感器及其制造方法。本公开的目的在于提供场效应晶体管，其为使用金属有机结构体膜作为半导体层、具有新型结构的场效应晶体管。本实施方式为场效应晶体管，是包含基板、源极、漏极、栅极和作为半导体层的金属有机结构体膜的场效应晶体管，其中，金属有机结构体膜包含具有π共轭系骨架的有机配体和金属离子以在基板的面方向上展开的方式配位的多个晶体结构经由π‑π相互作用在基板上层叠的层叠结构，各晶体结构具有通过有机配体和金属离子的配位而形成的细孔，在所述层叠结构中，邻接的晶体结构的细孔在膜厚方向上连通，场效应晶体管为顶部接触型。

技术领域

本公开涉及场效应晶体管、气体传感器及其制造方法。

背景技术

在金属有机结构体(MOF：Metal Organic Framework)中，有具有半导体特性的材料，这样的材料能够作为场效应晶体管(也称为FET)的半导体层应用。另外，金属有机结构体中也有除了半导体特性以外还具有气体吸附能力的材料，这样的材料可用于气体传感器。

例如，专利文献1公开了一种化学传感器，其包括场效应晶体管、在上述场效应晶体管上设置的检测区域、和在上述检测区域内设置的感应膜，上述感应膜包含金属有机结构体。专利文献1中记载了采用该化学传感器能够高精度地检测出试样中的检测对象成分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2016/185679

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，应用了金属有机结构体膜的场效应晶体管可应用于包括气体传感器的各种设备中，希望更新型的场效应晶体管的开发。特别是，例如需要能够实现低电压驱动的场效应晶体管。

因此，本公开的目的在于提供一种场效应晶体管，其将金属有机结构体膜用作半导体层、且具有新型的结构。

用于解决课题的手段

将本实施方式的方案例记载如下。

(1)场效应晶体管，是包含基板、源极、漏极、栅极和作为半导体层的金属有机结构体膜的场效应晶体管，其中，金属有机结构体膜包含具有π共轭系骨架的有机配体和金属离子以在基板的面方向上展开的方式配位的多个晶体结构经由π-π相互作用在基板上层叠的层叠结构，各晶体结构具有通过有机配体和金属离子的配位而形成的细孔，在所述层叠结构中，邻接的晶体结构的细孔在膜厚方向上连通，场效应晶体管为顶部接触型。

(2)根据(1)所述的场效应晶体管，其为底部栅极-顶部接触型。

(3)根据(1)或(2)所述的场效应晶体管，其中，π共轭系骨架包含至少一个芳环而构成。

(4)根据(1)～(3)中任一项所述的场效应晶体管，其中，π共轭系骨架为多环芳族烃结构。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的场效应晶体管，其中，有机配体具有三次对称性。

(6)根据(1)～(5)中任一项所述的场效应晶体管，其中，金属离子为可取4以上的配位数的金属离子。

(7)根据(1)～(6)中任一项所述的场效应晶体管，其中，栅极为铝电极。

(8)根据(7)所述的场效应晶体管，其中，在铝电极的表面形成有作为栅极绝缘层的氧化铝。

(9)根据(1)～(8)中任一项所述的场效应晶体管，其中，金属有机结构体膜采用LBL法形成，所述LBL法包括：在基板上涂布包含金属离子的含金属离子溶液的工序、和在基板上涂布包含有机配体的含有机配体溶液的工序。

(10)气体传感器，其具备根据(1)～(9)中任一项所述的场效应晶体管。