[發明專利]基于有機薄膜晶體管的甲醛氣體傳感器及其制備方法

無效

• 申請號: 201110383181.7
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102507659A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 于軍勝;曾紅娟;于欣格;張霖;蔣亞東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 楊保剛;徐豐

技術領域

本發明屬于氣體檢測傳感器領域，具體涉及一種基于有機薄膜晶體管的甲醛氣體傳感器及其制備方法。

背景技術

甲醛又稱蟻醛，是一種無色的揮發性有機化合物，有強烈刺激性氣味。其對人體的健康危害主要表現在剌激眼睛和呼吸道，造成肺、肝及人體免疫功能的異常。1995年，甲醛被國際癌癥研究機構(IARC)確定為可疑致癌物。2004年，甲醛又被國際癌癥研究機構(IARC)?確定為第一類致癌物。然而，在人們裝修房屋中的天花板、刨花板、密度板等人造板材、膠粘劑、墻紙等裝修材料，化纖紡織品、消毒劑等日常生活用品都會散發出甲醛，液化石油氣等石化燃料的不完全燃燒也會釋放出甲醛。

一般來講，甲醛濃度在0.01-3.1?mg/m³，即0.008-2ppm時，就會造成頭痛、頭暈、失眠等癥狀。我國公共場所衛生標準規定空氣中甲醛的最高濃度容許濃度為0.12mg/m³（0.1?ppm），而居室空氣中甲醛的衛生標準0.10?mg/m³（0.08?ppm）。但是，據某不完全統計，目前90%的新裝修房甲醛濃度嚴重超標。因此，準確地檢測室內及周圍環境甲醛的濃度對保護人民的健康具有十分重要的意義。

常用的甲醛檢測的方法有變色法(比如中國專利CN?1825094A?、CN1458516A?、CN?2572399Y?、CNG1256421A?、CN?1563954A?、CN2616903Y?、CN?1589952A)?，催化燃燒法，?GC/TSD?,?GC/FID,?GC/NPD,HPLC/UV?，以及電化學方法等。其中，催化燃燒法與電化學方法都有著不同程度的成本消耗高的缺點；變色法一般為甲醛檢測管和檢測試紙(或試液)，這種方法雖然價格低廉，但可靠性較差，并且靈敏度不高，且產品多為一次性，產品弊端較多，并且這種使用后即拋棄的做法還給社會環境帶來潛在的二次污染。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有技術中檢測甲醛的有機晶體管由于檢測層結構原因導致的制備環境要求苛刻、靈敏度不高、制備成本高的問題。

本發明的技術方案是：基于有機薄膜晶體管的甲醛氣體傳感器，包括襯底、位于襯底上的柵電極、位于柵電極上的柵極絕緣層、位于柵極絕緣層上的源電極和漏電極，源電極和漏電極通過甲醛氣體有機半導體探測層相連接，所述甲醛氣體有機半導體探測層由苯并類及苯并類衍生物有機材料制成。

進一步地，所述甲醛氣體有機半導體探測層由并三苯、并四苯、并五苯、6,13-二三異丙酯硅基乙炔并五苯、3,4-苯并芘、六苯并苯、6,13-五并苯醌中的至少一種構成。

進一步地，所述甲醛氣體有機半導體探測層的厚度為5-500?nm。

進一步地，所述襯底由硅片、玻璃、聚合物薄膜或金屬箔制成。

進一步地，所述柵電極、源電極和漏電極由金屬及其合金材料、金屬氧化物或導電復合材料制成，源電極和漏電極的厚度為10-300?nm。

進一步地，所述柵極絕緣層的厚度為20-2000?nm。

本發明還提供了一種基于有機薄膜晶體管的甲醛氣體傳感器的制備方法，它包括以下步驟：

①先對襯底進行徹底的清洗，清洗后干燥；

②在襯底表面制備柵電極；

③在柵電極上面制備柵極絕緣層并對絕緣層進行處理；

④在所述柵極絕緣層上制備源電極和漏電極；

⑤在源電極和漏電極之間制備甲醛氣體有機半導體探測層。

進一步地，所述柵電極、源電極、漏電極是通過真空熱蒸鍍、磁控濺射、等離子體增強的化學氣相沉積、絲網印刷、打印或旋涂中的一種方法制備。

進一步地，所述柵極絕緣層是通過等離子體增強的化學氣相沉積、熱氧化、旋涂或者真空蒸鍍中的一種方法制備。

進一步地，所述甲醛氣體有機半導體探測層是通過等離子體增強的化學氣相沉積、熱氧化、旋涂、真空蒸鍍、旋涂、滴膜、壓印、印刷或氣噴中的一種方法制備。

本發明提供的甲醛氣體傳感器是基于有機薄膜晶體管并采用具有甲醛氣體敏感特性的有機材料作為半導體層，即在源電極與漏電極之間加入一層由苯并類及苯并類衍生物有機材料制成的探測層。通過苯并類及苯并類衍生物有機材料對甲醛氣體的吸附而迅速的改變有機薄膜晶體管的源、漏電極電流，閾值電壓等電學參數，從而實現了甲醛氣體的快速檢測功能。