[發明專利]一種薄膜基電學器件

有效

• 申請號: 201711022899.7
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN109713355B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 徐剛;姚明水;呂小晶
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;G01N27/12
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

本發明提供一種薄膜基電學器件，所述電學器件包括電子導電金屬有機框架(EC?MOFs)薄膜。所述電子導電金屬有機框架薄膜為電學器件的活性層。所述電學器件還包括兩個以上電極。所述兩個以上電極中至少有一個電極設置在所述電子導電金屬有機框架薄膜之上或所述兩個以上電極設置在所述電子導電金屬有機框架薄膜之下。本發明中的EC?MOFs薄膜應用于高選擇性快速響應的室溫化學電阻型氣敏傳感器均具有良好的效果。

技術領域

本發明屬于電學器件技術領域，尤其涉及一種薄膜基電學器件。

背景技術

電子導電金屬有機框架(Electronic Conductive Metal–Organic Frameworks，以下簡稱EC-MOFs)材料是一類新興的由金屬離子或金屬離子簇和有機配體通過配位鍵自組裝形成的導電多孔晶態材料。不同于常規的有機半導體和無機半導體，EC-MOFs是新出現的一類集多孔性、選擇性與半導體特性于一體的晶體材料。已報道的EC-MOFs導電率已達50S·cm^-1，超過電學器件中廣泛應用的包括活性炭在內的導電碳材料。其中，Yaghi和他的同事首次合成了一類化學穩定性良好的EC-MOFs材料Cu₃(HHTP)₂(HHTP＝2,3,6,7,10,11-六羥基三亞苯)，它的電導率為0.20S·cm^-1。此外，EC-MOFs材料因其豐富可設計的晶體結構和可調節的電子能帶結構等優勢使得EC-MOFs材料作為活性功能組分在新型的場效應晶體管、鋰電池、超級電容器、氣敏傳感器等半導體電學器件領域具有很高的研究價值和應用潛力。然而，已報道的EC-MOFs材料的應用大部分采用粉末或厚膜形式，巨大的顆粒尺寸和晶界限制了電學器件中的電子和物質傳輸。眾所周知，薄膜的質量是高性能的器件的重要決定因素之一，因此有必要在電學器件中采用高質量的薄膜進而來提高器件性能。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種薄膜基電學器件。本發明所使用的EC-MOFs薄膜具有很高的質量并且厚度可控，使所述器件具有良好的效果。

一種薄膜基電學器件，所述電學器件包括電子導電金屬有機框架(EC-MOFs)薄膜。

根據本發明，所述電子導電金屬有機框架薄膜為電學器件的活性層。

根據本發明，所述電學器件還包括兩個以上電極。

根據本發明，所述兩個以上電極中至少有一個電極設置在所述電子導電金屬有機框架薄膜之上或所述兩個以上電極設置在所述電子導電金屬有機框架薄膜之下。

根據本發明，所述電學器件還包括絕緣基底，所述絕緣基底設置在所述兩個以上電極和所述電子導電金屬有機框架薄膜之下。

根據本發明，所述電學電器還包括導電層，所述導電層設置在所述絕緣基底之下。

根據本發明，所述電子導電金屬有機框架薄膜是由金屬離子或金屬離子簇和有機配體通過配位鍵自組裝形成的導電多孔晶態材料。

根據本發明，所述電子導電金屬有機框架薄膜是由多層疊加而成，每層的厚度優選為1.5-2.5nm。優選地，所述薄膜的厚度低于100nm，又低于80nm，例如為10-70nm，20-50nm。

根據本發明，所述電子導電金屬有機框架薄膜的表面粗糙度不高于5nm。

根據本發明，所述電子導電金屬有機框架薄膜在至少500nm區域沿[001]取向。

根據本發明，所述有機配體選自兒茶酚基配體。

優選地，所述兒茶酚基配體選自2,3,6,7,10,11-六羥基三亞苯(HHTP)、六硫醇苯(BHT)、2,3,6,7,10,11-六氨基三亞苯(HATP)、2,3,6,7,10,11-六硫醇三亞苯(HTT)中的一種或多種。