[发明专利]一种基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管，其特征在于，从下到上依次包括衬底、沟道层、漏源电极、离子可调水凝胶栅介电层和栅极。

2.根据权利要求1所述基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管，其特征在于，所述离子可调水凝胶栅介电层按照下述方法制备得到：

将丙烯酰胺类单体、熔融的无机盐水合物、光引发剂以及交联剂混合均匀，加热至溶解后，得到共混体系，之后在紫外光照下聚合，得到离子可调水凝胶栅介电层。

3.根据权利要求2所述基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管，其特征在于，所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺或者水溶性丙烯酰胺单体同系物中的至少一种，优选为丙烯酰胺；

所述无机盐水合物为相转变无机盐中的一种；优选的，所述无机盐水合物为六水氯化钙或三水合乙酸钠；

所述光引发剂为2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，优选为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；

所述交联剂为甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种，优选为聚乙二醇二丙烯酸酯；所述交联剂的相对分子量Mw为400-2000g/mol，优选为Mw＝1000g/mol。

4.根据权利要求2所述基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管，其特征在于，丙烯酰胺类单体的质量与熔融的无机盐水合物的体积之比为5-20g:100mL；所述交联剂与丙烯酰胺类单体的摩尔比为0.001-0.02:1；所述光引发剂与熔融的无机盐水合物的体积比为0.001-0.005:1。

5.根据权利要求2所述基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管，其特征在于，所述加热为加热至90-100℃；所述聚合在365nm紫外光照射下进行，聚合时间为60-120s。

6.根据权利要求1所述基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管，其特征在于，所述离子可调水凝胶栅介电层的厚度为1-3mm，优选为1.5mm。

7.根据权利要求1所述基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管，其特征在于，所述衬底为玻璃、Si/SiO₂、石英或柔性基底；优选的，所述衬底为玻璃；

所述沟道层的材料为氧化铟、氧化铟锡、氧化铟镓锌或聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐中的一种；优选的，所述沟道层的材料为氧化铟；所述沟道层的厚度为5-100nm；

所述漏源电极的材料为金、铬/金、镍/金、铝或氧化铟锡，优选为金；所述漏源电极的沟道宽长比为10:1～100:1；所述漏源电极的厚度为20-50nm；

所述栅极为导电金属材料、导电金属氧化物或导电聚合物在栅极衬底上形成的导电薄膜；优选的，所述栅极为氧化铟或PEDOT:PSS在栅极衬底上形成的导电薄膜，所述栅极衬底为Si/SiO₂、玻璃、PET塑料或PI薄膜；更优选的，所述栅极为氧化铟锡导电薄膜。

8.权利要求1所述基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管的制备方法，包括步骤如下：

(1)在预处理的衬底上制备沟道层；

(2)在步骤(1)所得的沟道层上覆盖掩模版，制备源漏电极；

(3)将离子可调水凝胶栅介电层覆盖到漏源电极上方；

(4)将栅极覆盖到离子可调水凝胶栅介电层上方，即得到基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管。

9.根据权利要求8所述基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述预处理的步骤为：将衬底依次用去离子水、无水乙醇、丙酮分别超声10min，进行清洗处理，用氮气吹干并通过氧等离子体进行亲水处理。

10.根据权利要求8所述基于离子可调水凝胶栅介电层的环境响应型晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述沟道层采用旋涂、提拉或磁控溅射的方法制备；步骤(2)中所述源漏电极采用磁控溅射、热蒸镀或喷墨打印的方法制备。