[发明专利]聚合物半导体薄膜及其制备方法、气体传感器

说明书

本发明提供了一种聚合物半导体薄膜的制备方法，包括步骤：S0：将衬底放入原子层沉积设备的反应腔体中；S1：向所述反应腔体中通入第一混合反应气体，所述第一混合反应气体包括第一前驱体；S2：向所述反应腔体中通入第二混合反应气体，所述第二混合反应气体包括第二前驱体，使所述第一前驱体与所述第二前驱体反应生成聚合物；S3：循环交替进行所述步骤S1和所述步骤S2，直至生成的聚合物半导体薄膜达到目标薄膜厚度，使得制备的聚合物半导体薄膜厚度精确可控，可以精确到纳米级别，并且即使在小于10nm的超薄厚度下，所述聚合物半导体薄膜仍然具有连续、均匀的薄膜形貌。本发明还提供一种聚合物半导体薄膜和气体传感器。

技术领域

本发明涉及半导体薄膜及器件技术领域，尤其涉及一种聚合物半导体薄膜及其制备方法、气体传感器。

背景技术

气体传感器是可以对特定气体产生电学响应的器件，在物联网时代，气体传感器在环境监测、疾病诊断等方面的需求不断增加。相比于传统的无机气体传感器，有机气体传感器的主要优势是可室温探测、低成本、柔性、便于携带等。目前有机气体传感器性能仍需要进一步发展，这是因为传感性能很大程度上受到薄膜与气体分子相互作用的影响。

公告号为CN105842302B的中国专利公开了一种溶液法制备多孔有机半导体薄膜的方法及其应用，其特征在于：将高分子量的有机半导体与低分子量的低聚物溶解在有机溶剂中，获得共混溶液；通过溶液旋涂法将共混溶液旋涂在基底上形成共混薄膜，然后使用合适溶剂将共混薄膜中低分子量的低聚物溶解除去后，即获得多孔有机半导体薄膜。本发明通过溶液法制备多孔薄膜，方法简单、重复性好，对设备和工艺条件的要求较低，适用于大部分高分子半导体多孔薄膜的制备。本发明所得多孔有机半导体薄膜可用在气相传感器中，通过提供一种有效的气体分散通道，可显著提高有机半导体材料对相应气体分析物的检测效果。但是溶液法制备的超薄薄膜通常是多孔、不连续的形貌，这会导致器件电流急剧下降，从而限制气体传感器性能的提升。

因此，有必要提供一种新型的聚合物半导体薄膜及其制备方法、气体传感器以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物半导体薄膜及其制备方法、气体传感器，使得制备得到的聚合物半导体薄膜厚度精确可控，可以精确到纳米级别，并且即使在小于10nm的超薄厚度下，仍然具有连续、均匀的薄膜形貌，而且原位合成聚合物半导体薄膜，适合大面积制备，并适用多种衬底。

为实现上述目的，本发明的所述聚合物半导体薄膜的制备方法，包括步骤：

S0：将衬底放入原子层沉积设备的反应腔体中；

S1：向所述反应腔体中通入第一混合反应气体，所述第一混合反应气体包括第一前驱体；

S2：向所述反应腔体中通入第二混合反应气体，所述第二混合反应气体包括第二前驱体，使所述第一前驱体与所述第二前驱体反应生成聚合物；

S3：循环交替进行所述步骤S1和所述步骤S2，直至生成的聚合物半导体薄膜达到目标薄膜厚度。

本发明的所述聚合物半导体薄膜的制备方法的有益效果在于：通过S1：向所述反应腔体中通入第一混合反应气体，所述第一混合反应气体包括第一前驱体，S2：向所述反应腔体中通入第二混合反应气体，所述第二混合反应气体包括第二前驱体，使所述第一前驱体与所述第二前驱体反应生成聚合物，S3：循环交替进行所述步骤S1和所述步骤S2，直至生成的聚合物半导体薄膜达到目标薄膜厚度，即通过将两种合成前驱体交替循环地通入原子层沉积设备的反应腔体内，使得可以在衬底上原位合成聚合物半导体薄膜，相比于溶液旋涂法制备的半导体薄膜，该方法制备的聚合物半导体薄膜厚度精确可控，可以精确到纳米级别，并且即使在小于10nm的超薄厚度下，所述聚合物半导体薄膜仍然具有连续、均匀的薄膜形貌，而且原位合成聚合物半导体薄膜，适合大面积制备，并适用多种衬底。