為30 nm，絕緣層采用溶于水中的聚乙烯吡咯烷酮制備，厚度為500 nm，蟲膠層采用10 wt%的溶液制備，厚度為50 nm，半導體層為氧化錫，厚度為100 nm，源電極和漏電極均為Au，厚度為80 nm,該結構可實現對硫化氫的有效檢測。
[0025]制備方法如同實施例1.實施例3:
如圖1所示為底柵頂接觸式結構，各層的材料和厚度為:可降解襯底為明膠，柵電極為鋁，厚度為80 nm，絕緣層采用溶于丙三醇中的聚乙烯吡咯烷酮制備，厚度為500 nm，蟲膠層采用20 wt%的溶液制備，厚度為50 nm，半導體層為氧化鋅，厚度為50 nm，源電極和漏電極均為Au，厚度為50 nm,該結構可實現對二氧化氮的有效檢測。
[0026]制備方法如同實施例1.實施例4:
如圖1所示為底柵頂接觸式結構，各層的材料和厚度為:可降解襯底為聚乳酸-羥基乙酸共聚物，柵電極為鋁，厚度為30 nm，絕緣層采用溶于水中的聚乙烯吡咯烷酮制備，厚度為500 nm，蟲膠層采用20 wt%的溶液制備，厚度為100 nm，半導體層為氧化鋅，厚度為100nm，源電極和漏電極均為Au，厚度為80 nm，該結構可實現對氨氣的有效檢測。
[0027]制備方法如同實施例1.實施例5:
如圖1所示為底柵頂接觸式結構，各層的材料和厚度為:可降解襯底為病毒纖維素，柵電極為鋁，厚度為30 nm，絕緣層采用溶于水中的聚乙烯醇，厚度為300 nm，蟲膠層采用20wt%的溶液制備，厚度為100 nm，半導體層為氧化錫，厚度為100 nm，源電極和漏電極均為Ag，厚度為80 nm，該結構可實現對硫化氫的有效檢測。
[0028]制備方法如同實施例1.實施例6:
如圖1所示為底柵頂接觸式結構，各層的材料和厚度為:可降解襯底為植物纖維，柵電極為鋁，厚度為30 nm，絕緣層采用溶于水中的絲素蛋白制備，厚度為300 nm，蟲膠層采用10wt%的溶液制備，厚度為70 nm，半導體層為含娃氧燒的聚異戊二稀衍生物，厚度為30 nm，源電極和漏電極均為Au，厚度為30 nm,該結構可實現對氨氣的有效檢測。
[0029]制備方法如下:
①對可降解襯底進行徹底的清洗，清洗后用干燥氮氣吹干；
②在可降解襯底表面濺射柵電極；
③在所述柵電極上面旋涂絕緣層并對絕緣層進行處理； ④在所述絕緣層上采用滴涂法制備蟲膠層；
⑤將器件加熱至70°C，使得蟲膠層處于熱熔狀態；
⑥采用刷涂法對處于熱熔狀態的蟲膠進行圖案化處理；
⑦迅速提高器件溫度至120°C，使得蟲膠層發生熱聚合反應，固化0.5h ;
⑧在蟲膠層上通過旋涂法制備半導體層；
⑨在半導體層上采用真空蒸鍍法制備源電極和漏電極。.實施例7:
如圖1所示為底柵頂接觸式結構，各層的材料和厚度為:可降解襯底為纖維蛋白凝膠，柵電極為鋁，厚度為30 nm，絕緣層采用溶于水中的絲素蛋白制備，厚度為300 nm，蟲膠層采用20 wt%的溶液制備，厚度為100 nm，半導體層為氧化石墨稀，厚度為100 nm，源電極和漏電極均為Au，厚度為30 nm,該結構可實現對二氧化氮的有效檢測。
[0030]制備方法如同實施例6。
[0031]實施例8:
如圖1所示為底柵頂接觸式結構，各層的材料和厚度為:可降解襯底為明膠，柵電極為鋁，厚度為50 nm，絕緣層采用溶于水中的絲素蛋白制備，厚度為500 nm，蟲膠層采用15 wt%的溶液制備，厚度為80 nm，半導體層為氧化石墨稀，厚度為90 nm，源電極和漏電極均為Ag，厚度為30 nm，該結構可實現對二氧化氮的有效檢測。
[0032]制備方法如同實施例6。
[0033]實施例9:
如圖1所示為底柵頂接觸式結構，各層的材料和厚度為:可降解襯底為植物纖維，柵電極為鋁，厚度為30 nm，絕緣層采用溶于水中的絲素蛋白制備，厚度為300 nm，蟲膠層采用10wt%的溶液制備，厚度為70 nm，半導體層為含娃氧燒的聚異戊二稀衍生物，厚度為30 nm，源電極和漏電極均為Au，厚度為30 nm,該結構可實現對氨氣的有效檢測。
[0034]制備方法如下:
①對可降解襯底進行徹底的清洗，清洗后用干燥氮氣吹干；
②在可降解襯底表面濺射柵電極；
③在所述柵電極上面旋涂絕緣層并對絕緣層進行處理；
④在所述絕緣層上采用滴涂法制備蟲膠層；
⑤將器件加熱至70°C，使得蟲膠層處于熱熔狀態；
⑥采用刷涂法對處于熱熔狀態的蟲膠進行圖案化處理；
⑦迅速提高器件溫度至120°C，使得蟲膠層發生熱聚合反應，固化0.5h ;
⑧在蟲膠層上通過噴涂法制備半導體層；
⑨在半導體層上采用真空蒸鍍法制備源電極和漏電極。
[0035]實施例10:
如圖1所示為底柵頂接觸式結構，各層的材料和厚度為:可降解襯底為明膠，柵電極為鋁，厚度為50 nm，絕緣層采用溶于水中的絲素蛋白制備，厚度為500 nm，蟲膠層采用15 wt%的溶液制備，厚度為80 nm，半導體層為氧化石墨稀，厚度為90 nm，源電極和漏電極均為Ag，厚度為30 nm，該結構可實現對二氧化氮的有效檢測。
[0036]制備方法如同實施例9。
【主權項】
1.基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器，從下到上依次為可降解襯底、柵電極、絕緣層、半導體層、源電極和漏電極，其特征在于，所述絕緣層和半導體層之間設置有蟲膠層O
2.根據權利要求1所述的基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器，其特征在于，所述蟲膠層厚度為50 nm~100 nm。
3.根據權利要求1所述的基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器，其特征在于，所述絕緣層的材料為絲素蛋白、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚已內酯中的一種，厚度為300 nm~500 nm。
4.根據權利要求1所述的基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器，其特征在于，所述可降解襯底的材料為植物纖維、纖維蛋白凝膠、明膠、聚乳酸、病毒纖維素、聚乳酸-羥基乙酸共聚物中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器，其特征在于，所述半導體層為氧化鋅、氧化錫、碳納米管、氧化石墨烯、聚3，4-乙撐二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽、含硅氧烷的聚異戊二烯衍生物中的一種，所述半導體層厚度為30 nm ~ 100 nm。
6.根據權利要求1所述的基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器，其特征在于，柵電極、源電極和漏電極由金、銀、銅、鋁或它們的合金中的一種制成，源電極和漏電極的厚度為 30 nm ~ 80 nm。
7.—種根據權利要求1~6任一項所述的基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: ①先對可降解襯底進行徹底的清洗，清洗后干燥； ②在可降解襯底表面制備柵電極； ③在所述柵電極上面制備絕緣層并對絕緣層進行處理； ④在所述絕緣層上制備蟲膠層； ⑤對器件加熱，使得蟲膠層處于熱熔狀態； ⑥對處于熱熔狀態的蟲膠進行圖案化處理； ⑦迅速提高器件加熱溫度，使得蟲膠層發生熱聚合反應，固化； ⑧在蟲膠層上制備半導體層； ⑨在半導體層上制備源電極和漏電極。
8.根據權利要求7所述的基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器的制備方法，其特征在于，步驟④中，蟲膠層采用旋涂法或滴涂法制備，步驟⑤中，蟲膠熱熔狀態加熱溫度為70 0C-90 °C，步驟⑥中，蟲膠圖案化處理采用壓印、刷涂或刮涂中的一種方法，步驟⑦中，蟲膠熱聚合為120 0C -150 °C，加熱時間為0.5 h~l h。
9.根據權利要求7所述的基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器的制備方法，其特征在于，步驟②和⑨中，柵電極、源電極、漏電極是通過真空熱蒸鍍、磁控濺射、等離子體增強的化學氣相沉積、絲網印刷、打印或旋涂中的一種方法制備，所述步驟⑧中，所述半導體層是通過等離子體增強的化學氣相沉積、熱氧化、旋涂、真空蒸鍍、輥涂、滴膜、壓印、印刷或噴涂中的一種方法制備。
【專利摘要】本發明公開了一種基于蟲膠封裝/調控的場效應管氣體傳感器及其制備方法，從下到上依次為可降解襯底、柵電極、絕緣層、半導體層、源電極和漏電極，所述絕緣層和半導體層之間設置有蟲膠層。本發明通過將蟲膠涂覆在絕緣層之上，利用其良好的粘著性、致密性和高介電強度，阻隔水氧對可降解襯底與絕緣層的侵蝕，提高可降解襯底與絕緣層的穩定性；同時，基于蟲膠獨特的熱塑性與聚合特性，直接對蟲膠層進行處理使得制備與蟲膠之上的半導體層獲得多種形貌，從而提高與目標氣體的反應面積，進而提高氣體響應特性；蟲膠屬于天然材料，來源廣泛成本更加低廉；該場效應晶體管氣體傳感器采用一種材料實現封裝與圖案化，更加容易制備，成本更低，將可降解襯底推向實用化，對環境更加友好；適宜大規模量產。
【IPC分類】H01L21-336, H01L29-06, G01N27-414
【公開號】CN104792849
【申請號】CN201510194142
【發明人】于軍勝, 韓世蛟, 王煦, 鄭丁
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月22日