[發(fā)明專利]一種用于檢測有機磷化合物的氣體傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011442807.2
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112540105B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋健;李鐵;郭騰飛;王躍林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;G01N27/414
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本申請涉及氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，本申請公開了一種用于檢測有機磷化合物的氣體傳感器，其包括柵極絕緣結(jié)構(gòu)、有機半導(dǎo)體層、源漏極和修飾層；該柵極絕緣結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)有該有機半導(dǎo)體層；該有機半導(dǎo)體層的頂部設(shè)有該源漏極和該修飾層；該源漏極的源極和漏極之間設(shè)有該修飾層，該修飾層的材料為杯芳烴，該修飾層用于調(diào)節(jié)該氣體傳感器的靈敏度和氣體選擇性。本申請?zhí)峁┑脑摎怏w傳感器具有靈敏度高和對有機磷化合物選擇性高的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于檢測有機磷化合物的氣體傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

氣體傳感器是傳感技術(shù)的一個重要分支，它能將與氣體種類和濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號，從而進行檢測、監(jiān)控、分析和報警。根據(jù)氣體傳感器所使用的氣敏材料及其與待測氣體之間的相互作用的效應(yīng)不同，氣體傳感器主要分為半導(dǎo)體氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器、光學(xué)式氣體傳感器、石英諧振式氣體傳感器和聲表面波氣體傳感器等。傳統(tǒng)的氣體檢測儀器體積大，價格昂貴，因此發(fā)展具有高性能的微型化、集成化氣體傳感器勢在必行。

隨著有機半導(dǎo)體聚合物的飛速發(fā)展及其在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用，以有機場效應(yīng)晶體管(Organic Field-Effect Transistor,OFET)為基礎(chǔ)構(gòu)成的化學(xué)傳感器成為傳感器領(lǐng)域的一個研究熱點。同傳統(tǒng)的氣體傳感器相比，基于OFET結(jié)構(gòu)的氣體傳感器具有靈敏度高、易于集成、可在常溫下使用、多參數(shù)模式更有利于氣體的識別和分析、通過對有機物分子的化學(xué)修飾和調(diào)控可以方便地調(diào)節(jié)傳感器性能，提高靈敏度等優(yōu)點。

有機磷化合物是一類含有機官能基團的磷酸或磷酸酯類衍生物，能夠強烈抑制生物體內(nèi)的乙酰膽堿酶，導(dǎo)致生物體神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，甚至死亡。它們的高毒性來自于結(jié)構(gòu)中的磷原子具有很強的親電性，能夠受到乙酰膽堿酯酶中絲氨酸殘基上的羥基親核進攻，致使酶失去活性，之后導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)的癱瘓。此類危險化學(xué)品嚴重威脅公共安全，對有機磷化合物的痕量檢測是關(guān)鍵。因此，相關(guān)研究人員制作了各種氣體傳感器來檢測有害蒸汽，但現(xiàn)有技術(shù)中基于OFET結(jié)構(gòu)的氣體傳感器仍存在靈敏度低，且不能夠有效檢測出環(huán)境中的有機磷化合物的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請要解決是現(xiàn)有技術(shù)中對有機磷化合物氣體傳感器靈敏度較低的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本申請在一方面公開了一種用于檢測有機磷化合物的氣體傳感器，其包括柵極絕緣結(jié)構(gòu)、有機半導(dǎo)體層、源漏極和修飾層；

該柵極絕緣結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)有該有機半導(dǎo)體層；

該有機半導(dǎo)體層的頂部設(shè)有該源漏極和該修飾層；

該源漏極的源極和漏極之間設(shè)有該修飾層，該修飾層的材料為杯芳烴，該修飾層用于調(diào)節(jié)該氣體傳感器的靈敏度和氣體選擇性。

可選地，該杯芳烴包括杯[4]芳烴、杯[6]芳烴或者杯[8]芳烴；

該有機半導(dǎo)體層的敏感材料包括聚3-己基噻吩；

該源漏極的材料包括金、銀或鋁。

可選地，該修飾層的厚度為2～20納米；

該有機半導(dǎo)體層的厚度為50～1000納米；

該源漏極的厚度為20～100納米。

可選地，該源漏極為叉指電極結(jié)構(gòu)；

該叉指電極結(jié)構(gòu)的長寬比的范圍為10～200；

該叉指電極結(jié)構(gòu)的溝道數(shù)為5～50個。

可選地，該柵極絕緣結(jié)構(gòu)包括絕緣層、襯底和柵極；

該柵極的頂部設(shè)有該襯底；

該襯底的頂部設(shè)有該絕緣層；

該絕緣層的頂部設(shè)有該有機半導(dǎo)體層。