[發明專利]一種基于有機場效應晶體管的二氧化氮傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011464535.6
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112531113B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 于軍勝;范惠東;楊根杰;黃江
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H10K85/10
• 分類號: H10K85/10;H10K10/46;H10K71/00;H10K71/12;H10K71/40;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: 梁偉東

本發明公開了一種基于有機場效應晶體管的二氧化氮傳感器及其制備方法，屬于二氧化氮傳感器領域，包括從下到上依次設置的襯底、柵電極、柵極絕緣層和有機半導體層，所述有機半導體層上設置有源電極和漏電極，所述有機半導體層為可溶性的有機半導體材料，在有機半導體層加入質量分數為5％～10％的番茄紅素；利用番茄紅素的抗氧化性，增強了傳感器對二氧化氮氣體的響應，有效的改變了有機半導體層薄膜的形貌，增加了待測二氧化氮分子與有機半導體的電荷交換，使半導體層中載流子濃度對二氧化氮濃度的變化更加敏感，實現有機場效應晶體管二氧化氮傳感器對二氧化氮精確監測，價格低廉，可以作為一次性測試手段，保存在密封的盒子中，即可長久存放。

技術領域

本發明屬于二氧化氮傳感器領域，涉及一種基于有機場效應晶體管的二氧化氮傳感器及其制備方法。

背景技術

自從人類開始進入工業社會，對能源的不斷追求反映著人類工業化進程的快慢，在工業化進程中，不可避免的需要使用大量的化石燃料，伴隨而來的，就是大量的污染氣體排放到空氣之中，這其中有氮氧化物，硫氧化物等等，而其中最臭名昭著的可謂是二氧化氮了。

二氧化氮是大氣污染的重要污染物，其對于人體健康的損傷十分巨大，對呼吸道脆弱的人尤為可怕。同時，二氧化氮還會造成酸雨酸霧，其變成降水之后還會造成水體的富營養化，因此，監控大氣環境中二氧化氮的濃度對于人類的健康生活生產有著十分重要的意義。

傳統的二氧化氮傳感器有著成本高，工作環境要求苛刻，對操作人員專業技能要求高等特點，因此人類社會亟需一種能夠方便攜帶，同時又能準確測量，對工作環境以及操作要求不高的二氧化氮傳感器。

發明內容

本發明的目的在于：提供了一種基于有機場效應晶體管的二氧化氮傳感器及其制備方法，解決了解決現有二氧化氮傳感器存在的敏感性低、特征參數少、集成度低的的問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于有機場效應晶體管的二氧化氮傳感器，包括從下到上依次設置的襯底、柵電極、柵極絕緣層和有機半導體層，所述有機半導體層上設置有源電極和漏電極，所述有機半導體層為可溶性的有機半導體材料，在有機半導體層加入質量分數為5％～10％的番茄紅素。

進一步地，所述襯底由硅片、玻璃、聚合物薄膜或金屬箔制成。

進一步地，所述柵極絕緣層無機絕緣材料或有機聚合物絕緣材料制備而成，所述無機絕緣材料為二氧化硅、三氧化二鋁、氮化硅、二氧化鈦的一種或多種，所述有機聚合物絕緣材料為聚乙烯醇、聚酰亞胺、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯的一種或多種，所述柵極絕緣層厚度為20～520nm。

進一步地，所述有機半導體層為聚3-己基噻吩、Tips-并五苯的一種或多種可溶性有機半導體材料，厚度為25～400nm。

進一步地，所述柵電極、源電極和漏電極均為金、銀、銅的一種或多種，厚度為10～100nm。

進一步地，所述柵電極、源電極和漏電極均為氧化銦錫、氧化鋅透明導電薄膜的一種或多種，厚度為10～100nm。

一種基于有機場效應晶體管的二氧化氮傳感器的制備方法，包括以下步驟：

S1：先利用洗滌劑、丙酮溶液、去離子水和異丙醇溶液對襯底進行徹底的清洗，清洗后干燥；

S2：在襯底的表面制備柵電極，形成柵電極的圖形；

S3：在鍍有柵電極的基板的上制備柵極絕緣層；

S4：將番茄紅素與有機半導體溶液進行的混溶，在已形成柵電極，以及己覆蓋柵極絕緣層的基板上制備有機半導體層，70℃熱退火20分鐘；

S5：在有機半導體層上制備源電極和漏電級；；

S6：將步驟S5制得后的有機場效應晶體管進行封裝。