[发明专利]以空气间隙为绝缘层的场效应气体传感器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种以空气间隙为绝缘层的场效应晶体管气体传感器及制备方法，主要包括以下步骤：在导电衬底上旋涂有机绝缘层作为器件支撑层，刻蚀掉部分支撑层，制备出空气间隙沟槽；将微纳晶体放置在空气间隙上方；利用金片贴膜电极法或光刻技术等方法制备器件的源漏电极。以微纳晶体和沟槽底部栅极间的空气间隙作为器件的栅极绝缘层。本发明避免了制备过程中绝缘层接触对纳米晶体表面的污染和损伤；有利于避免尖端放点效应，增加传感器的稳定性；极大地提高器件制备的成功率、改善器件性能；导电沟道直接暴露在被测气体中，具有更好的气敏性能。稳定性好、灵敏度高，检测极限达到ppb量级的、响应速度及恢复速度快。

主权项

以空气间隙为绝缘层的场效应气体传感器的制备方法，其特征是具体步骤如下： 1）衬底上层为导电材料，本身导电为重掺杂Si或Si/SiO2或是其表层具有导电薄膜的绝缘衬底，首先对衬底进行清洗； 2）将有机绝缘材料PMMA或AZ1505、MOR3B光刻胶溶解到溶剂丙酮或茴香醚或四氢呋喃或二甲基甲酰胺中，溶剂不能侵蚀衬底，将溶液滴加到衬底上而后进行旋涂，旋涂时间为10s‑60s，转速为3000‑5000 r/min，然后放置在热板上烘干；3）通过电子束曝光或光刻技术制备沟槽，沟槽宽度在2‑20μm；4）挑选在40‑2000nm宽的微纳单晶半导体，采用机械探针移动的方法，将其转移到沟槽的正上方，使微纳单晶半导体横跨沟槽宽度方向摆放；5）采用金片贴膜电极法或掩模板法制备源漏电极，保证器件结构稳定和空气间隙的独立工作，源漏电极尽量贴近沟槽边沿平行贴放；6）微纳单晶半导体和沟槽底部栅极间的空气间隙即构成器件的栅极绝缘层，支撑层的厚度即为空气间隙绝缘层的高度，两个电极之间的距离为沟槽宽度，微纳单晶场效应器件的沟道宽度为微纳单晶半导体的宽度，即为40‑2000nm，沟道长度为2‑20μm；7) 用微纳单晶半导体单根或多根材料制备器件，也可以用不同的微纳单晶半导体制作双极性及其他结构的场效应型器件。