[發(fā)明專利]有機(jī)薄膜三極管傳感器、制作方法及用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610151098.6
• 申請日: 2006-12-05
• 公開（公告）號: CN101196489A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙洪;王東興;殷景華;王喧;桂太龍;宋明歆
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414;H01L51/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所
• 代理人: 陳曉光

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種有機(jī)材料的薄膜三極管。

背景技術(shù)：

近年來，有機(jī)薄膜三極管、有機(jī)發(fā)光二極管，有機(jī)氣體傳感器，以及有機(jī)發(fā)光二極管的研究，已從有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料擴(kuò)展到導(dǎo)電共扼高聚物，并把焦點(diǎn)集中在器件的物理機(jī)構(gòu)和改善器件的性能以達(dá)到實(shí)用化水平上。如有機(jī)薄膜三極管集成電路、有機(jī)發(fā)光二極管顯示面板和有機(jī)氣體傳感器等。有機(jī)小分子和高聚物的電氣特性和器件的研究，現(xiàn)在統(tǒng)稱為塑料電子學(xué)。

近年來，氣體和氣味分析的有機(jī)氣體傳感器和感應(yīng)器陣列的使用已經(jīng)吸引的很多研究者的關(guān)注。研究方面主要有；可測量氣體范圍寬，重復(fù)性好，很高的氣體選擇性和傳感器的穩(wěn)定性。使研究的有機(jī)氣體傳感器或稱有機(jī)電子鼻的具有學(xué)習(xí)，存儲和各種氣體的識別能力。有機(jī)氣體傳感器期望用于包括食物處理，環(huán)境保護(hù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)學(xué)診斷。有機(jī)三極管由于有制造成本低、柔性好等優(yōu)點(diǎn)。研究有機(jī)三極管的機(jī)能層材料種類繁多，可采用有機(jī)小分子、共扼低聚物和共扼高聚物，以及合成加入各種機(jī)能基進(jìn)行分子修飾等方法，使其具有各種電氣化學(xué)特性。

發(fā)明內(nèi)容：

發(fā)明的目的是提供一種通過測量有機(jī)三極管傳感器工作電流的變化，實(shí)現(xiàn)特定氣體微量的測定的有機(jī)三極管傳感器。

上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

有機(jī)薄膜三極管傳感器，其組成包括：鋁蒸發(fā)膜構(gòu)成的柵極，所述的鋁蒸發(fā)膜柵極兩側(cè)具有有機(jī)半導(dǎo)體的酞菁銅薄膜，兩者之間形成肖特基壁壘，源極和漏極采用與酞菁銅蒸發(fā)膜成歐姆性接觸的金蒸發(fā)膜，所述的漏極為多孔的金電極，所述的漏極和酞菁銅之間具有有機(jī)氣體敏感膜。

所述的有機(jī)薄膜三極管傳感器，所述的酞菁銅可采用鑭系金屬配合物的雙核酞菁、稀土金屬配位的三明治結(jié)構(gòu)酞菁、16氟取代的酞菁鋅。

所述的有機(jī)薄膜三極管傳感器的制作方法，首先在玻璃基板上制作金蒸發(fā)膜源電極，然后制作第一層CuPc蒸發(fā)膜，和制作薄膜鋁柵極及第二層CuPc薄膜，最后制作金蒸發(fā)膜漏電極。試樣制作的條件是，CuPc的蒸發(fā)溫度為400℃、基板溫度為室溫20℃，上下二層CuPc薄膜膜厚由蒸發(fā)時(shí)間控制、蒸發(fā)速度為3nm/min。上下二層CuPc薄膜膜厚度分別為70nm，130nm，半導(dǎo)電薄膜鋁柵極厚度為20nm。

所述的有機(jī)薄膜三極管傳感器在特定氣體微量的測定當(dāng)面的應(yīng)用。

這個(gè)技術(shù)方案有以下有益效果：

1.有機(jī)三極管傳感器，具有結(jié)構(gòu)為ITO(emitte)/CuPc/Al(base)/CuPc/Au(collector)疊層結(jié)構(gòu)的有機(jī)三極管傳感器(Vertical?Type?CurrentChannel?of?Quasi-conductor?Al?Gate?Organic?Semiconductor?CopperPhthalocyanine?Thin?Film?sensors；VOTFTS)。利用有機(jī)遂穿三極管的大電流增益的優(yōu)點(diǎn)，使用代表性有機(jī)半導(dǎo)體材料酞菁銅(copper?phthalocyanine：CuPc)，特定氣體如O₂，NO₂被有機(jī)三極管傳感器的發(fā)射區(qū)有機(jī)薄膜吸附時(shí)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，相當(dāng)于施主或受主攙雜作用，導(dǎo)致有機(jī)膜內(nèi)載流子變化。使由源極發(fā)射的載流子增加或減少，遂穿CuPc/Al/CuPc雙肖特基勢壘柵極區(qū)域形成工作電流發(fā)生改變。通過測量有機(jī)三極管傳感器工作電流的變化，實(shí)現(xiàn)特定氣體微量的測定。

2.參照圖1，在固體酞菁膜中吸附O₂，MPc與O₂的化學(xué)反應(yīng)促進(jìn)電子的移動，O₂起到了電子捕獲陷阱的作用：MPc，O₂+e^-MPc，O₂^-。

酞菁晶體吸附了NO氣體后電導(dǎo)會發(fā)生很大的變化，在φ(NO)為5×10^-9-5×10^-9情況下有較高的靈敏度。通過對酞菁系材料修飾引入機(jī)能基，如鑭系金屬配合物的雙核酞菁、稀土金屬配位的三明治結(jié)構(gòu)酞菁、16氟取代的酞菁鋅^[2]，可以制作針對多種氣體的傳感器。