[发明专利]一种基于有机场效应晶体管的二氧化硫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硫传感器及其制备方法，属于二氧化硫传感器领域，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％的花青素以及12％～17％的辅酶Q10；利用花青素和辅酶Q10的抗氧化性，增强了器件在空气中的稳定性，寿命更长，同时，花青素和辅酶Q10都具有极强的还原性，能够解决二氧化硫难以探测的问题，此外，花青素和辅酶Q10的引入，增加了待测二氧化硫分子与半导体分子的电荷交换，实现有机场效应晶体管二氧化硫传感器对二氧化硫精确监测。

技术领域

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

背景技术

二氧化硫是造成大气污染的重要污染物，浓度在达到0.5ppm时即可对人体造成潜在的影响，使呼吸道疾病发病率提高，其主要来源于汽车尾气的排放，化石燃料的燃烧。工业生产中，二氧化硫也起着十分重要的作用。因此，监控周围环境中二氧化硫的浓度对于人类的生活生产有着十分重要的意义。

二氧化硫传感器的种类繁多，主要包括光谱型二氧化硫传感器、电解质离子型二氧化硫传感器和重量型二氧化硫传感器等。这些设备虽然都能够准确的检测出二氧化硫气体的浓度，但都或多或少存在设备昂贵，反应时间长，需要专业人员操作等各种问题。因此，找到一种新型的具有高灵敏度的二氧化硫传感器，成为近年来新型二氧化硫传感器研究领域的一个热点。

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硫传感器及其制备方法，解决了现有二氧化硫传感器存在的敏感性低、特征参数少、集成度低的问题。

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硫传感器，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％的花青素以及12％～17％的辅酶Q10。

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硫传感器的制备方法，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：将花青素和辅酶Q10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。