[發明專利]一種提高場效應晶體管式氣體傳感器靈敏度的方法

在審

• 申請號: 201610237370.6
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105675692A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 塔力哈爾·夏依木拉提;李文亮;彭敏;馮艷;謝寧
• 申請（專利權）人: 塔力哈爾·夏依木拉提
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

技術領域

本發明涉及一種提高傳感器靈敏度的方法，特別是關于一種在微電子領域中 使用的提高場效應晶體管式氣體傳感器靈敏度的方法。

背景技術

目前，場效應晶體管(FET)式氣體傳感器由于具有電阻式器件所不具備的一 些優勢，作為另一種半導體技術而得以迅速發展。FET特點在于除了可用源漏電極 調控電流之外，還可以由獨立的第三端柵極控制。在柵極偏壓的作用下，材料體 內的載流子都被吸引到半導體與絕緣層之間的界面，形成僅有幾個原子/分子層厚 度的導電溝道，半導體中的載流子主要通過此導電溝道來實現源漏電極間的遷移， 因而和導電溝道相臨的表面相對于半導體的其他表面對器件性能有更大的影響。 因此，FET式氣體傳感器在各種氣體探測中廣受關注。

在氣體傳感器的研究和應用中主要的有三個基本參數：靈敏度 (sensitivity)、選擇性(selectivity)和穩定性(stability)，通常人們習慣 稱為“3S”技術，其中靈敏度是最重要的參數之一。因此，提高FET式氣體傳感 器靈敏度在實際應用中至關重要。通常提高FET式氣體傳感器靈敏度的方法有很 多種，比如，調節傳感器工作溫度，即加熱；對材料進行表面修飾或者采用新型 傳感器結構等。但這些方法都會在某種程度上提高能耗或制作成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高場效應晶體管式氣體傳感器靈敏度的方法，其 操作簡便，無需改變場效應晶體管式氣體傳感器器件結構，也不需要進行材料修 飾。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種提高場效應晶體管式氣體 傳感器靈敏度的方法，其特征在于它包括以下步驟：1)制備半導體材料，然后制 作場效應晶體管氣體傳感器；2)把場效應晶體管氣體傳感器放入氣體中；3)通 過測試儀獲得場效應晶體管氣體傳感器的轉移曲線；4)在場效應晶體管傳感器的 轉移曲線中，通過計算獲得在同一濃度氣體，不同柵極偏壓下，場效應晶體管式 氣體傳感器的靈敏度S；5)在相同濃度的氣體中，選取場效應晶體管氣體傳感器 的靈敏度最高所對應的柵極偏壓。

優選地，所述步驟1)中，場效應晶體管氣體傳感器采用頂柵極結構的場效應 晶體管式氣體傳感器或底柵極結構的場效應晶體管式氣體傳感器。

優選地，所述步驟4)中，在同一濃度氣體，不同柵極偏壓下，場效應晶體管式氣體傳感器的靈敏度S：其中，表示場效應晶體管氣體傳感器在NO₂中的源漏電流；表示場效應晶體管氣體傳感器在高純氮中的源漏電流。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明采用提高場效應 晶體管式氣體傳感器靈敏度的方法，不用改變場效應晶體管式氣體傳感器結構， 就可以提高其靈敏度。2、本發明采用提高場效應晶體管式氣體傳感器靈敏度的方 法，不需要復雜的工藝流程，只需要根據場效應晶體管式氣體傳感器的轉移曲線 來確定最優化柵極偏壓。

附圖說明

圖1是本發明頂柵極結構的場效應晶體管式氣體傳感器整體結構示意圖；

圖2是本發明底柵極結構的場效應晶體管式氣體傳感器整體結構示意圖；

圖3是本發明場效應晶體管傳感器對不同濃度NO₂的轉移曲線示意圖；其中， 源漏電壓為-15V，實線表示N₂，實心圓表示1ppm的NO₂，實心三角表示2ppm的 NO₂，實心四邊形表示5ppm的NO₂，空心圓表示10ppm的NO₂，空心三角表示20ppm 的NO₂；

圖4是本發明1ppm的NO₂中，柵極偏壓與靈敏度變化曲線示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

本發明提供一種提高場效應晶體管式氣體傳感器靈敏度的方法，其具體步驟 如下：

1)制備半導體材料，然后制作場效應晶體管氣體傳感器；

2)把場效應晶體管氣體傳感器放入氣體中；

3)通過測試儀獲得場效應晶體管氣體傳感器的轉移曲線；

4)在場效應晶體管傳感器的轉移曲線中，通過公式(1)，獲得在同一濃度氣 體，不同柵極偏壓下，場效應晶體管式氣體傳感器的靈敏度S；