[發(fā)明專利]一種有機(jī)電化學(xué)晶體管及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110030861.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112768608A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王魁;吳雨辰;江雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 季華實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): H01L51/05
• 分類號(hào): H01L51/05;H01L51/40;G01N27/414
• 代理公司: 佛山市海融科創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44377
• 代理人: 陳志超;唐敏珊

本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)電化學(xué)晶體管及其制備方法，導(dǎo)電聚合物納米線陣列分布在基底上，金材料電極作為有機(jī)電化學(xué)晶體管的源極與漏極設(shè)置在基底上、位于導(dǎo)電聚合物納米線陣列的兩端，儲(chǔ)液槽設(shè)置在基底上，導(dǎo)電聚合物納米線陣列置于由儲(chǔ)液槽圍成的空間內(nèi)，在儲(chǔ)液槽內(nèi)注入電解液，金材料電極與電解液絕緣連接，參比電極作為有機(jī)電化學(xué)晶體管的柵極插入電解液中；由本方案制得的PEDOT:PSS納米線陣列有機(jī)電化學(xué)晶體管可直接用于電學(xué)測(cè)試，具有良好電學(xué)性能，與傳統(tǒng)的薄膜型導(dǎo)電聚合物有機(jī)電化學(xué)晶體管相比，本有機(jī)電化學(xué)晶體管的跨導(dǎo)、μC*、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性等性能均處于優(yōu)勢(shì)地位；且本制備方法操作簡(jiǎn)單，成本低廉，具有大規(guī)模應(yīng)用的潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種有機(jī)電化學(xué)晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

有機(jī)電化學(xué)晶體管是一種耦合了離子傳輸與電子傳輸?shù)碾妼W(xué)器件，其主要是利用導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電性隨電勢(shì)變化的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)源漏之間電流的調(diào)控。這種器件具有高開(kāi)關(guān)比，高信號(hào)放大性能，能夠?qū)⑽⑿〉纳镄盘?hào)放大。因此，有機(jī)電化學(xué)晶體管在微電子器件、生物傳感器等領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。

而目前的導(dǎo)電聚合物薄膜有機(jī)電化學(xué)晶體管，存在著跨導(dǎo)低、循環(huán)穩(wěn)定性差、材料利用率低的缺點(diǎn)，影響著這類器件的進(jìn)一步發(fā)展，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。通過(guò)液橋誘導(dǎo)制備的一維的導(dǎo)電聚合物陣列具有高比表面積、高活性材料利用率、良好的分子取向、可控的陣列尺寸等優(yōu)勢(shì)，在微電子器件領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，可以將其應(yīng)用在有機(jī)電化學(xué)晶體管上，以解決現(xiàn)有有機(jī)電化學(xué)晶體管存在的缺點(diǎn)。但是，如何用一維導(dǎo)電聚合物陣列應(yīng)用在有機(jī)電化學(xué)晶體管上是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

因此，現(xiàn)有的技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種有機(jī)電化學(xué)晶體管及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有的有機(jī)電化學(xué)晶體管存在著跨導(dǎo)低、循環(huán)穩(wěn)定性差的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種有機(jī)電化學(xué)晶體管，其中，包括金材料電極、基底、導(dǎo)電聚合物納米線陣列、儲(chǔ)液槽和參比電極，所述導(dǎo)電聚合物納米線陣列分布在基底上，金材料電極作為有機(jī)電化學(xué)晶體管的源極與漏極設(shè)置在基底上、位于導(dǎo)電聚合物納米線陣列的兩端，儲(chǔ)液槽設(shè)置在基底上，導(dǎo)電聚合物納米線陣列置于由儲(chǔ)液槽圍成的空間內(nèi)，在儲(chǔ)液槽內(nèi)注入電解液，金材料電極與電解液絕緣連接，參比電極作為有機(jī)電化學(xué)晶體管的柵極插入電解液中。

所述的有機(jī)電化學(xué)晶體管，其中，在基底和金材料電極之間還設(shè)置有鉻材料層。

所述的有機(jī)電化學(xué)晶體管，其中，所述導(dǎo)電聚合物納米線陣列中納米線的寬度為0.5微米-4微米，納米線長(zhǎng)度與有機(jī)電化學(xué)晶體管的溝道長(zhǎng)度一致。

所述的有機(jī)電化學(xué)晶體管，其中，在金材料電極表面覆蓋聚酰亞胺膠帶或指甲油，以使金材料電極與電解液絕緣連接。

所述的有機(jī)電化學(xué)晶體管，其中，所述儲(chǔ)液槽由多塊聚二甲基硅氧烷板圍成。

所述的有機(jī)電化學(xué)晶體管，其中，所述電解液為NaCl溶液或鹽酸溶液或磷酸溶液，溶液濃度為0.01%-5%。

所述的有機(jī)電化學(xué)晶體管，其中，所述作為有機(jī)電化學(xué)晶體管的柵極的參比電極為Ag/AgCl參比電極或直接蒸鍍的金材料電極或改性的金材料電極。

一種如上述任一所述的有機(jī)電化學(xué)晶體管的制備方法，其中，具體包括以下步驟：

S1：在基底表面制備導(dǎo)電聚合物納米線陣列；

S2：用掩膜版在導(dǎo)電聚合物納米線陣列的兩端蒸鍍金材料電極；

S3：使用聚酰亞胺膠帶或指甲油覆蓋金材料電極，使其避免與電解液直接接觸，只露出溝道內(nèi)的導(dǎo)電聚合物納米線陣列；

S4：采用聚二甲基硅氧烷板在基底表面制備儲(chǔ)液槽，導(dǎo)電聚合物納米線陣列置于由儲(chǔ)液槽圍起的空間內(nèi)；