[发明专利]一种基于有机场效应晶体管的二氧化氮传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于有机场效应晶体管的二氧化氮传感器及其制备方法，属于二氧化氮传感器领域，包括从下到上依次设置的衬底、栅电极、栅极绝缘层和有机半导体层，所述有机半导体层上设置有源电极和漏电极，所述有机半导体层为可溶性的有机半导体材料，在有机半导体层加入质量分数为5％～10％的番茄红素；利用番茄红素的抗氧化性，增强了传感器对二氧化氮气体的响应，有效的改变了有机半导体层薄膜的形貌，增加了待测二氧化氮分子与有机半导体的电荷交换，使半导体层中载流子浓度对二氧化氮浓度的变化更加敏感，实现有机场效应晶体管二氧化氮传感器对二氧化氮精确监测，价格低廉，可以作为一次性测试手段，保存在密封的盒子中，即可长久存放。

技术领域

本发明属于二氧化氮传感器领域，涉及一种基于有机场效应晶体管的二氧化氮传感器及其制备方法。

背景技术

自从人类开始进入工业社会，对能源的不断追求反映着人类工业化进程的快慢，在工业化进程中，不可避免的需要使用大量的化石燃料，伴随而来的，就是大量的污染气体排放到空气之中，这其中有氮氧化物，硫氧化物等等，而其中最臭名昭著的可谓是二氧化氮了。

二氧化氮是大气污染的重要污染物，其对于人体健康的损伤十分巨大，对呼吸道脆弱的人尤为可怕。同时，二氧化氮还会造成酸雨酸雾，其变成降水之后还会造成水体的富营养化，因此，监控大气环境中二氧化氮的浓度对于人类的健康生活生产有着十分重要的意义。

传统的二氧化氮传感器有着成本高，工作环境要求苛刻，对操作人员专业技能要求高等特点，因此人类社会亟需一种能够方便携带，同时又能准确测量，对工作环境以及操作要求不高的二氧化氮传感器。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种基于有机场效应晶体管的二氧化氮传感器及其制备方法，解决了解决现有二氧化氮传感器存在的敏感性低、特征参数少、集成度低的的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于有机场效应晶体管的二氧化氮传感器，包括从下到上依次设置的衬底、栅电极、栅极绝缘层和有机半导体层，所述有机半导体层上设置有源电极和漏电极，所述有机半导体层为可溶性的有机半导体材料，在有机半导体层加入质量分数为5％～10％的番茄红素。

进一步地，所述衬底由硅片、玻璃、聚合物薄膜或金属箔制成。

进一步地，所述栅极绝缘层无机绝缘材料或有机聚合物绝缘材料制备而成，所述无机绝缘材料为二氧化硅、三氧化二铝、氮化硅、二氧化钛的一种或多种，所述有机聚合物绝缘材料为聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯的一种或多种，所述栅极绝缘层厚度为20～520nm。

进一步地，所述有机半导体层为聚3-己基噻吩、Tips-并五苯的一种或多种可溶性有机半导体材料，厚度为25～400nm。

进一步地，所述栅电极、源电极和漏电极均为金、银、铜的一种或多种，厚度为10～100nm。

进一步地，所述栅电极、源电极和漏电极均为氧化铟锡、氧化锌透明导电薄膜的一种或多种，厚度为10～100nm。

一种基于有机场效应晶体管的二氧化氮传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1：先利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底进行彻底的清洗，清洗后干燥；

S2：在衬底的表面制备栅电极，形成栅电极的图形；

S3：在镀有栅电极的基板的上制备栅极绝缘层；

S4：将番茄红素与有机半导体溶液进行的混溶，在已形成栅电极，以及己覆盖栅极绝缘层的基板上制备有机半导体层，70℃热退火20分钟；

S5：在有机半导体层上制备源电极和漏电级；；

S6：将步骤S5制得后的有机场效应晶体管进行封装。