[发明专利]一种氮化镓复合场效应晶体管pH传感器的制备方法

摘要

一种氮化镓复合场效应晶体管pH传感器的制备方法属于化学传感器领域，将采用等离子体化学气相沉积系统制备的GaN纳米织构与Ag纳米颗粒辅助化学刻蚀方法制备的硅纳米柱结构复合，采用EGFET形式制作pH传感器；通过PECVD技术，以简单和绿色的合成方式复合氮化镓(GaN)纳米织构，形成复合结构。与Si纳米线相比，GaN纳米织构有更高的灵敏性，并且有更大的表面积，利于吸附更多的氢离子和氢氧根离子。在缓冲液pH为3至11的范围内，传感器灵敏度从38mV/pH增加到56mV/pH。本发明的制备工艺简单便捷，制备的复合结构pH传感器具有较好性能和很好的稳定性。

主权项

1.一种氮化镓复合场效应晶体管pH传感器的制备方法，将采用等离子体化学气相沉积系统制备的GaN纳米织构与Ag纳米颗粒辅助化学刻蚀方法制备的硅纳米柱结构复合，采用EGFET形式制作pH传感器；制备的硅纳米柱结构，包含以下步骤：(1)将清洗好的硅片放在10‑30mL的质量分数40％的HF溶液与0.05‑0.10g的AgNO₃粉末与50‑100mL去离子水的混合溶液中30‑90s，沉积Ag纳米颗粒；(2)随后将沉积好的Ag纳米颗粒的硅片放在质量分数40％的HF溶液、质量分数30％的H₂O₂溶液和去离子水体积比为20：4：76的混合溶液内，刻蚀10‑60min制备硅纳米柱结构，残余金属颗粒在浓硝酸中浸泡10‑180min去除；随后使用溅射仪常温下沉积5‑30nm Au薄膜；将采用PECVD系统制备的 GaN纳米织构与所制备的硅纳米柱结构复合，包含以下步骤：(1)GaN纳米织构制备， 使用等离子体化学气相沉积方法，称取Ga原子与C原子摩尔比为1:3‑1:12的0.1‑0.5g的Ga₂O₃粉末与活性炭的混合粉末作为反应原料，将反应原料放在刚玉或石英坩埚中，将所制备的硅纳米柱结构基底平放在坩埚上方或侧放在坩埚一侧，随后将坩埚放入PECVD的管式炉中，加热反应，具体反应参数为：背底真空1Pa，20sccm N₂，10sccm H₂，反应温度880℃；射频功率80W，反应气压45Pa，反应时间30min；反应完成后自然冷却到室温，取出样品；(2)将样品表面覆盖无尘塑料薄膜，采用直径为10‑50mm的钢柱向一个方向滚压1‑10次，完成后将塑料薄膜取下，得到纳米织构复合结构。