[发明专利]基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种基于悬空栅极场效应晶体管的多功能传感器及其制备方法与应用。该场效应晶体管传感器的结构如下源电极、漏电极位于衬底之上；半导体层覆盖源电极和漏电极及衬底上未被源电极和漏电极覆盖的区域；绝缘层位于所述半导体层之上；支撑物位于绝缘层之上，且部分覆盖绝缘层；栅极覆盖所述支撑物及所述绝缘层上未被支撑物覆盖的区域。所述传感器还可包括功能层；功能层位于栅极层之上。该基于悬空栅极的场效应晶体管结构适用于制备对多种物理信号进行检测的多功能传感器，应用广泛；对于半导体材料没有特定要求，同时适用于无机和有机场效应晶体管，具有很好的通用性及优异的传感性能。

主权项

一种场效应晶体管传感器，包括衬底，源电极、漏电极、半导体层、绝缘层、支撑物、栅极；所述传感器的结构为如下结构：所述源电极、漏电极位于所述衬底之上；所述半导体层覆盖所述源电极和漏电极及所述衬底上未被所述源电极和漏电极覆盖的区域；所述绝缘层位于所述半导体层之上；所述支撑物位于所述绝缘层之上，且部分覆盖所述绝缘层；所述栅极覆盖所述支撑物及所述绝缘层上未被支撑物覆盖的区域；所述传感器还包括功能层；所述功能层位于所述栅极层之上；所述栅极为悬空栅极；构成所述衬底的材料为玻璃、陶瓷或聚合物；构成所述栅极、源电极和漏电极的材料均选自金属、陶瓷、合金、金属氧化物、导电复合材料、重掺杂半导体和导电聚合物中的任意一种；其中，所述金属为金、银、铝、镍或铜；所述陶瓷为硅片；所述合金材料为镁银合金、铂金合金、锡箔合金、铝箔合金、锰镍铜合金、镍钛铝合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金、镍铁合金或镍锌合金；所述金属氧化物为氧化铟锡、二氧化锰或二氧化铅；所述导电复合材料为镍铬铁合金和镍铁合金复合双金属片、锰镍铜合金和镍钛合金复合双金属片或镍锰铁合金和镍铁合金复合双金属片；所述重掺杂半导体为磷掺杂的硅、硼掺杂的硅或砷掺杂的硅；其中，磷、硼或砷的掺杂质量百分浓度均为1‑3％；所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩；其中，所述聚苯胺的数均分子量为450‑106；所述聚吡咯的数均分子量为300‑106；所述聚噻吩的数均分子量为400‑106；构成所述绝缘层的材料为无机绝缘材料或有机绝缘材料；其中，所述无机绝缘材料为二氧化硅或氧化铝；其中，所述有机绝缘材料为聚二甲基硅氧烷、透明氟树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚乙烯基苯酚；其中，所述聚二甲基硅氧烷分子量为800‑106；所述透明氟树脂的分子量为500‑106；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为500‑106；所述聚苯乙烯的分子量为500‑106；所述聚乙烯基苯酚分子量为500‑106；构成所述半导体层的材料为具有场效应传输性能的无机半导体材料和有机半导体材料；构成所述支撑物的材料为聚酰亚胺、光刻胶或聚丙烯腈；构成所述功能层的材料为复合双金属片或形状记忆合金。