[發明專利]一種薄膜制備工藝以及涉及該工藝的氣體傳感器制備方法

有效

• 申請號: 201811166608.6
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN109411606B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 于軍勝;侯思輝;莊昕明;王嘯林
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L51/40
• 分類號: H01L51/40;H01L51/05;G01N27/414
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 蔣秀清;李春芳

本發明公開了一種薄膜制備工藝以及涉及該工藝的氣體傳感器制備方法，涉及傳感器制備技術領域。本發明采用的薄膜制備工藝，集旋涂?噴涂工藝于一體，將傳統的旋涂工藝和噴涂工藝相結合后同時具有旋涂工藝成膜均勻和噴涂工藝調控形貌等優點，在形貌調控的同時保證了薄膜的均一性，霧化的溶液液滴一接觸基板立即被旋涂，解決了溶液法薄膜制備過程中上層溶劑對下層薄膜的侵蝕，形成均勻性更好的薄膜，同時無數液滴的獨立旋涂使得有機半導體層產生更多的晶界，有效增強了待測氣體與有機半導體的相互作用，實現器件對待測氣體的高靈敏度探測，同時更多的晶界利于氣體的擴散，提高了器件的回復特性。

技術領域

本發明涉及傳感器制備技術領域，具體涉及一種薄膜制備工藝以及涉及該工藝的氣體傳感器制備方法。

背景技術

在人類的生產和生活過程中，大量有毒有害的氣體不可避免地被排放到了大氣中(例如：二氧化氮、二氧化硫、氨氣等)。這些有害氣體不僅會破壞生態環境，還嚴重威脅著人們的身體健康。因此實現對大氣環境的有效監測至關重要。其中，有機晶體管氣體傳感器相比于其它傳統氣體傳感器有著低消耗、可室溫操作、高靈敏度、多參數探測和工藝簡單等優點，加上有機材料本身所具備的由于質輕、價廉、具有柔性、制備方法簡單、種類多、性能可通過分子設計進行調整等優勢，在傳感器領域一直倍受人們關注，目前已成為傳感器領域的研究熱點。

眾說周知，半導體層作為有機場效應晶體管一個重要的組成部分，直接決定著有機場效應晶體管氣體傳感器性能。不同制備工藝的使用能夠有效調節半導體薄膜的形貌，進而影響氣體傳感器性能，現有半導體層的制備主要采用旋涂和噴涂兩種方法。

旋涂工藝是一種常用的溶液法薄膜制備工藝，可有效地形成厚度均勻的薄膜，其工藝過程是：將溶液滴到基板上，將基板加速到高角速度，以同時擴散液體和蒸發溶劑，最終形成的薄膜的厚度與旋轉速度成反比，同時也取決于溶液濃度和粘度。旋涂工藝成膜均勻，但不能調控成膜形貌，容易形成邊緣厚中間薄的薄膜。

噴涂則是通過噴射來自噴嘴的溶液液滴，這些溶液液滴通過惰性氣體的霧化最終在基板表面形成薄膜。對于該方法，除了典型的工藝參數如溫度和濃度外，噴霧噴嘴的形狀和尺寸、霧化氣壓、關鍵溶液性質如表面張力和粘度等都是高度相關的工藝參數。噴涂工藝雖然能夠有效調控薄膜形貌，但是薄膜的厚度均勻性往往不能保證，同時液滴在基板表面長時間的停留加重了溶劑對下層薄膜的侵蝕，嚴重影響器件性能。

發明內容

本發明提供一種薄膜制備工藝以及涉及該工藝的氣體傳感器制備方法，以解決現有薄膜制備工藝中溶劑對下層薄膜侵蝕、薄膜厚度不均勻的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種薄膜制備工藝，制備的溶液經由噴嘴垂直噴射到旋轉的基片表面，噴嘴噴射的速率范圍為10～100μL/s，基片旋轉的轉速范圍為1000～5000rad/min。

作為優選地，制備工藝持續時間為20s～2min。

一種涉及薄膜制備工藝的氣體傳感器制備方法，包括如下步驟：

①利用洗滌劑、丙酮溶液、去離子水和異丙醇溶液對襯底進行清洗，清洗后用氮氣吹干；

⑤在襯底表面制備柵電極；

⑥在所述柵電極上面制備介電層；

⑦使襯底以轉速為1000～5000rad/min的速度進行旋轉，并使得有機半導體溶液經由噴嘴垂直噴射到旋轉的介電層表面，噴嘴噴射的速率范圍為10～100μL/s，在介電層上制備得到有機半導體層；

⑤在有機半導體層上制備源電極和漏電極。

作為優選地，步驟③中，介電層通過旋涂、輥涂、滴膜、壓印、印刷或噴涂中的一種方法制備。