基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，包括襯底、柵電極、混合絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層、源電極和漏電極，所述柵電極設(shè)置與襯底之上，混合絕緣層與有機(jī)半導(dǎo)體層設(shè)置于柵電極之上，源電極和漏電極分別設(shè)置于有機(jī)半導(dǎo)體層之上；所述混合絕緣層由氧化鋅納米顆粒與聚合物絕緣材料組成。本發(fā)明通過將氧化鋅納米顆粒分散液與聚合物絕緣材料溶液按照一定比例混合這一簡單方法制備混合絕緣層，當(dāng)具有上述混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管置于目標(biāo)氣體環(huán)境時(shí)，氣體除與有機(jī)半導(dǎo)體層反應(yīng)之外，還將滲透到混合絕緣層表面與氧化鋅納米顆粒發(fā)生作用，影響有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)電溝道內(nèi)的載流子傳輸以及閾值電壓，進(jìn)而改變有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管性能，從而達(dá)到提高氣體響應(yīng)的目的。
【專利說明】基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于傳感器制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)氣體傳感器及其制備方法。該氣體傳感器可以通過氣體與混合絕緣層相互作用引起的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管器件性能的變化，輔以合適的有機(jī)半導(dǎo)體層，即可實(shí)現(xiàn)多種氣體高靈敏、低成本和寬范圍的檢測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002]在人類的日常生產(chǎn)生活中，直接或間接的向大氣中釋放了很多有害氣體，如氨氣、二氧化氮、二氧化硫、甲醛、硫化氫等。這些有害氣體嚴(yán)重影響著人類的身體健康，高濃度的還會(huì)危及生命安全。
[0003]在過去的十幾年里，科研工作者研發(fā)出了大量的基于金屬氧化物薄膜、光纖以及生物材料的氣體傳感器。從工作原理上講，目前市場(chǎng)上主流的氣體傳感器，多為電阻式傳感器，通過氣體分子在薄膜表面發(fā)生反應(yīng)引起電導(dǎo)率的變化，宏觀上通過檢測(cè)電阻值的變化以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體濃度的檢測(cè)。而非電阻式主要是通過利用一些物理效應(yīng)和器件特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的檢測(cè)，比如電容(C-V)的改變、肖特基二極管的伏安特性和金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)閾值電壓變化等特性。在基于晶體管的傳感器中，門極電壓由于被測(cè)物質(zhì)的影響會(huì)產(chǎn)生輕微的變化，由于晶體管本身的放大作用，就會(huì)獲得變化明顯的溝道電流，通過檢測(cè)溝道電流即可實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物質(zhì)的檢測(cè)，相較于較難監(jiān)控的電阻更易于探測(cè)。
[0004]隨著有機(jī)電子學(xué)的飛速發(fā)展及其在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用，以有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管(organicthin-film transistor, 0TFT)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(gè)研究熱點(diǎn)，將其應(yīng)用于無機(jī)和有機(jī)揮發(fā)性氣體的檢測(cè)已有廣泛報(bào)道。與傳統(tǒng)的氣體傳感器相比，基于OTFT結(jié)構(gòu)的氣體傳感器除了具有靈敏度高、可在常溫下使用等優(yōu)點(diǎn)外，還具有幾個(gè)顯著優(yōu)占-
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[0005]I)利用晶體管基本特性將難以檢測(cè)的高電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)橐讬z測(cè)的電流變化；
[0006]2)可通過適當(dāng)選擇器件的柵極工作電壓來調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度；
[0007]3)多參數(shù)模式更有利用氣體的識(shí)別和分析；
[0008]4)通過對(duì)有機(jī)物分子的化學(xué)修飾可方便地調(diào)節(jié)傳感器的電性能，提高靈敏度；
[0009]5)有機(jī)物柔韌性好，可以彎曲，易于制成各種形狀；
[0010]6)易于集成，可制備大面積傳感器陣列，便于向集成化、微型化方向發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的在于克服傳統(tǒng)的氣體傳感器的缺點(diǎn)，提供一種制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，可用于氣體檢測(cè)并且能夠多參數(shù)響應(yīng)的一種基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器及其制備方法。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0013]基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，包括襯底、柵電極、混合絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層、源電極和漏電極，所述柵電極設(shè)置與襯底之上，混合絕緣層與有機(jī)半導(dǎo)體層設(shè)置于柵電極之上，源電極和漏電極分別設(shè)置于有機(jī)半導(dǎo)體層之上；所述混合絕緣層由氧化鋅納米顆粒與聚合物絕緣材料組成。
[0014]氧化鋅納米顆粒均勻分散在聚合物絕緣材料中，所述氣體傳感器通過選擇不同的有機(jī)半導(dǎo)體層、聚合物絕緣材料與氧化鋅納米顆粒組合實(shí)現(xiàn)對(duì)不同氣體高選擇性高響應(yīng)度檢測(cè)。
[0015]所述氣體傳感器至少可以檢測(cè)二氧化氮、氨氣、硫化氫、二氧化硫、甲醛中的一種。
[0016]進(jìn)一步地，所述混合絕緣層中氧化鋅納米顆粒與聚合物絕緣材料重量比為1:1 _1:10。
[0017]進(jìn)一步地，所述混合絕緣層厚度為500nm - 2000nm,所述氧化鋅納米顆粒直徑為5nm - 50nmo
[0018]進(jìn)一步地，所述聚合物絕緣材料為聚苯乙烯、聚a -甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚已內(nèi)酯以及它們之間的共聚物中的一種。
[0019]進(jìn)一步地,有機(jī)半導(dǎo)體層為并四苯、并五苯、6, 13 - 二三異丙酯娃基乙炔并五苯、酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鈷、紅熒烯、六噻吩、聚噻吩或富勒烯中的一種，所述有機(jī)半導(dǎo)體層厚度為2?lOOnm。
[0020]進(jìn)一步地，柵電極、源電極和漏電極由金、銀、銅及其合金材料制成，源電極和漏電極的厚度為10?lOOnm。
[0021]進(jìn)一步地,所述襯底由娃片、玻璃、聚合物薄膜或金屬箔制成。
[0022]基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器的制備方法，它包括以下步驟
[0023]①先對(duì)襯底進(jìn)行徹底的清洗，清洗后干燥；
[0024]②在襯底表面制備柵電極；
[0025]③在所述柵電極上面制備混合絕緣層并對(duì)絕緣層進(jìn)行處理；
[0026]④在所述混合絕緣層上制備有機(jī)半導(dǎo)體層；
[0027]⑤在所述有機(jī)半導(dǎo)體層上制備源電極和漏電極。
[0028]進(jìn)一步地，步驟③中，混合絕緣層通過旋涂、輥涂、滴膜、壓印、印刷或噴涂中的一種方法制備。
[0029]作進(jìn)一步地，步驟②⑤中，柵電極、源電極、漏電極是通過真空熱蒸鍍、磁控濺射、等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積、絲網(wǎng)印刷、打印或旋涂中的一種方法制備，所述步驟④中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層是通過等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積、熱氧化、旋涂、真空蒸鍍、輥涂、滴膜、壓印、印刷或噴涂中的一種方法制備。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0031]一、通過將氧化鋅納米顆粒引入絕緣層/有機(jī)半導(dǎo)體層界面，利用氧化鋅極性面，改變絕緣層/有機(jī)半導(dǎo)體界面的極性，從而提高對(duì)氣體分子的吸附能力，達(dá)到調(diào)控絕緣層界面對(duì)氣體敏感特性的目的，實(shí)現(xiàn)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器探測(cè)性能的提升；
[0032]二、相對(duì)與傳統(tǒng)基于氧化鋅的氣體傳感器，本發(fā)明可在室溫下工作，無需加熱源，降低了器件成本和能源消耗；
[0033]三、混合絕緣層由氧化鋅納米顆粒分散液與聚合物絕緣層溶液直接混合而成，在制備過程中，只需將聚合物絕緣層材料換成混合絕緣層材料即可，無其他附加處理過程，工藝簡單，易于實(shí)施，材料兼容性高；
[0034]四、氧化鋅納米顆粒均勻分散在聚合物絕緣層中，器件的功能薄膜厚度保持不變，工藝匹配性高；
[0035]五、氧化鋅納米顆粒以及所需聚合物絕緣材料來源廣泛，均已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，簡單結(jié)合有機(jī)層材料便可實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)度的多種氣體探測(cè)；同時(shí)氧化鋅具有很好的生物兼容性，采用混合絕緣層可以減少對(duì)環(huán)境的污染，該優(yōu)勢(shì)對(duì)于大量使用的傳感器尤為重要；
[0036]六、通過調(diào)整有機(jī)半導(dǎo)體層厚度以及種類即可實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)速度、高選擇性等技術(shù)指標(biāo)，可以根據(jù)實(shí)際需求自由調(diào)配；
[0037]七、器件各部分均可采用溶液法低溫制備，且對(duì)襯底無特殊要求，降低了生產(chǎn)成本，更適宜大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明兩種不同器件在不同氨氣氛圍下的響應(yīng)曲線，器件A為氧化鋅納米顆粒/聚甲基丙烯酸甲酯混合絕緣層，器件B為聚甲基丙烯酸甲酯絕緣層；
[0040]圖中:1_襯底，2-柵電極，3-氧化鋅納米顆粒，4-聚合物絕緣材料，5-混合絕緣層，6-有機(jī)半導(dǎo)體層，7-源電極，8-漏電極。

【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0042]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，包括襯底
1、柵電極2、由氧化鋅納米顆粒3和聚合物絕緣材料4組成的混合絕緣層5，所述柵電極設(shè)置與襯底之上，混合絕緣層與有機(jī)半導(dǎo)體層連接，混合絕緣層與有機(jī)半導(dǎo)體層設(shè)置于柵電極之上，源電極和漏電極分別設(shè)置于有機(jī)半導(dǎo)體層之上。在氧化鋅納米顆粒的作用下，最大程度上提高氣體響應(yīng)度。
[0043]以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例:
[0044]實(shí)施例1:
[0045]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0，厚度為120nm，混合絕緣層5為由聚甲基丙烯酸甲酯與氧化鋅納米顆?；旌隙?，厚度為lOOOnm，其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比10wt%，聚甲基丙烯酸甲酯溶液質(zhì)量比為1wt %，氧化鋅納米顆粒分散液與聚甲基丙烯酸甲酯溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為并五苯，厚度為2nm,源電極5和漏電極6均為Au,厚度為1nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣的有效檢測(cè)。
[0046]制備方法如下:
[0047]①對(duì)濺射好柵電極ITO的玻璃襯底I進(jìn)行徹底的清洗，清洗后用干燥氮?dú)獯蹈桑?br> [0048]②采用旋涂法在ITO上制備混合絕緣層5 ；
[0049]③采用真空蒸鍍法制備并五苯有機(jī)半導(dǎo)體層6 ；
[0050]④采用真空蒸鍍法制備源電極7和漏電極8。
[0051]實(shí)施例2:
[0052]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0，厚度為120nm，混合絕緣層5為由聚甲基丙烯酸甲酯與氧化鋅納米顆?；旌隙?，厚度為500nm，其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比0.5wt%，聚甲基丙烯酸甲酯溶液質(zhì)量比為5wt%，氧化鋅納米顆粒分散液與聚甲基丙烯酸甲酯溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為并五苯，厚度為2nm,源電極5和漏電極6均為Ag,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣的有效檢測(cè)。
[0053]制備方法如同實(shí)施例1.
[0054]實(shí)施例3:
[0055]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0，厚度為120nm，混合絕緣層5為由聚甲基丙烯酸甲酯與氧化鋅納米顆?；旌隙桑穸葹?000nm，其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比1wt %，聚甲基丙烯酸甲酯溶液質(zhì)量比為5wt%，氧化鋅納米顆粒分散液與聚甲基丙烯酸甲酯溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為并五苯，厚度為10nm,源電極5和漏電極6均為Cu,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣的有效檢測(cè)。
[0056]制備方法如同實(shí)施例1.
[0057]實(shí)施例4:
[0058]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0，厚度為120nm，混合絕緣層5為由聚甲基丙烯酸甲酯與氧化鋅納米顆?；旌隙?，厚度為500nm，其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比0.5wt%，聚甲基丙烯酸甲酯溶液質(zhì)量比為5wt%，氧化鋅納米顆粒分散液與聚甲基丙烯酸甲酯溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為并五苯，厚度為2nm,源電極5和漏電極6均為Ag,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣的有效檢測(cè)。
[0059]制備方法如同實(shí)施例1.
[0060]實(shí)施例5:
[0061]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0，厚度為120nm，混合絕緣層5為由聚甲基丙烯酸甲酯與氧化鋅納米顆?；旌隙?，厚度為500nm，其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比0.5wt%，聚甲基丙烯酸甲酯溶液質(zhì)量比為5wt%，氧化鋅納米顆粒分散液與聚甲基丙烯酸甲酯溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為酞菁銅，厚度為2nm,源電極5和漏電極6均為Au,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化氮?dú)怏w的有效檢測(cè)。
[0062]制備方法如同實(shí)施例1.
[0063]實(shí)施例6:
[0064]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0，厚度為120nm，混合絕緣層5為由聚甲基丙烯酸甲酯與氧化鋅納米顆?；旌隙?，厚度為500nm，其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比0.5wt%，聚甲基丙烯酸甲酯溶液質(zhì)量比為5wt%，氧化鋅納米顆粒分散液與聚甲基丙烯酸甲酯溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為六噻吩，厚度為2nm,源電極5和漏電極6均為Au,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醒氣體的有效檢測(cè)。
[0065]制備方法如同實(shí)施例1.
[0066]實(shí)施例7:
[0067]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0，厚度為120nm，混合絕緣層5為由聚甲基丙烯酸甲酯與氧化鋅納米顆?；旌隙?，厚度為500nm，其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比0.5wt%，聚甲基丙烯酸甲酯溶液質(zhì)量比為5wt%，氧化鋅納米顆粒分散液與聚甲基丙烯酸甲酯溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為六噻吩，厚度為2nm,源電極5和漏電極6均為Cu,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化硫氣體的有效檢測(cè)。
[0068]制備方法如同實(shí)施例1.
[0069]實(shí)施例8:
[0070]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0，厚度為120nm，混合絕緣層5為由聚甲基丙烯酸甲酯與氧化鋅納米顆?；旌隙?，厚度為500nm，其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比1wt %，聚甲基丙烯酸甲酯溶液質(zhì)量比為1wt %，氧化鋅納米顆粒分散液與聚甲基丙烯酸甲酯溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為酞菁銅，厚度為10nm,源電極5和漏電極6均為Au,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化氮?dú)怏w的有效檢測(cè)。
[0071]制備方法如同實(shí)施例1.
[0072]實(shí)施例9:
[0073]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0,厚度為120nm,混合絕緣層5為由聚乙烯醇與氧化鋅納米顆?；旌隙?，厚度為500nm,其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比10wt%,聚乙烯醇溶液質(zhì)量比為10wt%,氧化鋅納米顆粒分散液與聚乙烯醇溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為6，13 - 二三異丙酯娃基乙炔并五苯,厚度為10nm,源電極5和漏電極6均為Au,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)硫化氫氣體的有效檢測(cè)。
[0074]制備方法如下:
[0075]①對(duì)濺射好柵電極ITO的玻璃襯底I進(jìn)行徹底的清洗，清洗后用干燥氮?dú)獯蹈桑?br> [0076]②采用旋涂法在ITO上制備混合絕緣層5 ；
[0077]③采用噴涂法制備6,13 - 二三異丙酯娃基乙炔并五苯有機(jī)半導(dǎo)體層6 ；
[0078]④采用真空蒸鍍法制備源電極7和漏電極8。
[0079]實(shí)施例10:
[0080]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ΙΤ0,厚度為120nm,混合絕緣層5為由聚乙烯醇與氧化鋅納米顆粒混合而成，厚度為2000nm,其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比1wt聚乙烯醇溶液質(zhì)量比為10wt%,氧化鋅納米顆粒分散液與聚乙烯醇溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為6，13 - 二三異丙酯娃基乙炔并五苯，厚度為10nm,源電極5和漏電極6均為Au,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)硫化氫氣體的有效檢測(cè)。
[0081]制備方法同實(shí)施例7。
[0082]實(shí)施例11:
[0083]如圖1所示為底柵頂接觸式結(jié)構(gòu)，各層的材料和厚度為:襯底I為玻璃，柵電極2為ITO,厚度為120nm,混合絕緣層5為由聚乙烯醇與氧化鋅納米顆?；旌隙桑穸葹?00nm,其中氧化鋅納米顆粒分散液質(zhì)量比10wt%,聚乙烯醇溶液質(zhì)量比為10wt%,氧化鋅納米顆粒分散液與聚乙烯醇溶液的混合比例為1:1。有機(jī)半導(dǎo)體材料為6，13 - 二三異丙酯娃基乙炔并五苯,厚度為10nm,源電極5和漏電極6均為Au,厚度為10nm,該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)硫化氫氣體的有效檢測(cè)。
[0084]制備方法如下:
[0085]①對(duì)濺射好柵電極ITO的玻璃襯底I進(jìn)行徹底的清洗，清洗后用干燥氮?dú)獯蹈桑?br> [0086]②采用旋涂法在ITO上制備混合絕緣層5 ；
[0087]③采用旋涂法制備6,13 - 二三異丙酯娃基乙炔并五苯有機(jī)半導(dǎo)體層6 ；
[0088]④采用真空蒸鍍法制備源電極7和漏電極8。
[0089]本發(fā)明實(shí)施例為較佳實(shí)施方式，但其具體實(shí)施并不限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員極易根據(jù)上述實(shí)施例，領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，只要不脫離本發(fā)明，都屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，其特征在于，包括襯底、柵電極、混合絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層、源電極和漏電極，所述柵電極設(shè)置與襯底之上，混合絕緣層與有機(jī)半導(dǎo)體層設(shè)置于柵電極之上，源電極和漏電極分別設(shè)置于有機(jī)半導(dǎo)體層之上；所述混合絕緣層由氧化鋅納米顆粒與聚合物絕緣材料組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，其特征在于，所述混合絕緣層中氧化鋅納米顆粒與聚合物絕緣材料重量比為1:1-1:10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，其特征在于，所述混合絕緣層厚度為500nm - 2000nm,所述氧化鋅納米顆粒直徑為5nm - 50nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，其特征在于，所述聚合物絕緣材料為聚苯乙烯、聚a -甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚已內(nèi)酯以及它們之間的共聚物中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，其特征在于，有機(jī)半導(dǎo)體層為并四苯、并五苯、6，13 - 二三異丙酯硅基乙炔并五苯、酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鈷、紅熒烯、六噻吩、聚噻吩或富勒烯中的一種，所述有機(jī)半導(dǎo)體層厚度為2?lOOnm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，其特征在于，柵電極、源電極和漏電極由金、銀或銅及其合金材料中的一種制成，源電極和漏電極的厚度為 10 ?lOOnm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器，其特征在于，所述襯底由硅片、玻璃、聚合物薄膜或金屬箔制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: ①先對(duì)襯底進(jìn)行徹底的清洗，清洗后干燥； ②在襯底表面制備柵電極； ③在所述柵電極上面制備混合絕緣層并對(duì)絕緣層進(jìn)行處理； ④在所述混合絕緣層上制備有機(jī)半導(dǎo)體層； ⑤在所述有機(jī)半導(dǎo)體層上制備源電極和漏電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器的制備方法，其特征在于，步驟③中，混合絕緣層通過旋涂、輥涂、滴膜、壓印、印刷或噴涂中的一種方法制備。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合絕緣層的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器的制備方法，其特征在于，步驟②⑤中，柵電極、源電極、漏電極是通過真空熱蒸鍍、磁控濺射、等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積、絲網(wǎng)印刷、打印或旋涂中的一種方法制備，步驟④中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層是通過等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積、熱氧化、旋涂、真空蒸鍍、輥涂、滴膜、壓印、印刷或噴涂中的一種方法制備。
【文檔編號(hào)】G01N27/414GK104132989SQ201410376580
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】于軍勝, 韓世蛟, 黃偉, 王煦 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)