[發明專利]一種基于有機小分子薄膜晶體管的環境氣體檢測方法

在審

• 申請號: 201910168930.0
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109946338A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 陸旭兵;麥嘉盈
• 申請（專利權）人: 肇慶市華師大光電產業研究院
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重

1.一種基于有機小分子薄膜晶體管的環境氣體檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.建立標準曲線：將有機小分子半導體薄膜晶體管依次置于一系列不同氣氛環境中，分別測得所述有機小分子半導體薄膜晶體管在各氣氛下飽和區的傳輸特性曲線，根據該傳輸特性曲線計算出不同氛圍下有機小分子半導體薄膜晶體管的遷移率、閾值電壓，從而得到遷移率-氛圍標準曲線、閾值電壓-氛圍標準曲線；

S2.環境氣氛測試：將有機小分子半導體薄膜晶體管置于待測環境中，測得其飽和區的傳輸特性曲線，根據該傳輸特性曲線計算得到有機小分子半導體薄膜晶體管在待測環境中的遷移率μ_sat和閾值電壓V_TH，將μ_sat、V_TH代入上述遷移率-氛圍標準曲線和閾值電壓-氛圍標準曲線，共同驗證，即可得到待測環境氛圍。

2.如權利要求1所述環境氣體檢測方法，其特征在于，S1中所述一系列不同氣氛環境依次為真空、氧氣、氮氣和空氣。

3.如權利要求2所述環境氣體檢測方法，其特征在于，當遷移率μ_sat為2.60～3.31cm²V^-1s^-1，閾值電壓V_TH為20.40～22.22V，則待測環境氛圍為真空；當遷移率μ_sat為1.10～2.00cm²V^-1s^-1，閾值電壓V_TH為25.63～28.78V，則待測環境氛圍為氮氣；當遷移率μ_sat為2.00～2.51cm²V^-1s^-1，閾值電壓V_TH為22.5～24.59V，則待測環境氛圍為氧氣；當遷移率μ_sat為3.97～5.49cm²V^-1s^-1，閾值電壓V_TH為14.34～18.00V，則待測環境氛圍為空氣。

4.如權利要求1～3任何一項所述環境氣體檢測方法，其特征在于，S1中所述遷移率的計算方法為：其中其中μ_sat為遷移率，L為溝道長度，W為溝道寬度，I_d(sat)為溝道電流，V_g為柵極電壓，Ci為平均電容。

5.如權利要求1～3任何一項所述環境氣體檢測方法，其特征在于，所述閾值電壓V_TH的檢測方法為：根據曲線中的線性區域擬合成直線，與Vg軸相交的點即為閾值電壓V_TH，其中I_d為溝道電流，Vg為柵極電壓。

6.如權利要求1所述環境氣體檢測方法，其特征在于，所述有機小分子半導體薄膜晶體管為C8-BTBT晶體管，包括襯底和襯底上依次層疊的氧化硅層、柵極、C8-BTBT有源層、MoO₃緩沖層和源漏電極。

7.如權利要求6所述環境氣體檢測方法，其特征在于，所述襯底為P型重摻硅片。

8.如權利要求6所述環境氣體檢測方法，其特征在于，所述MoO₃緩沖層的厚度為5nm。

9.如權利要求6所述環境氣體檢測方法，其特征在于，源漏電極為Au，其厚度為40nm。

10.如權利要求6所述環境氣體檢測方法，其特征在于，S1中所述傳輸特性曲線的測試方法為，在常溫常壓下，對C8-BTBT晶體管的漏極電極施加-40V的電壓，對C8-BTBT晶體管的柵極施加-40～5V的電壓。