雙層敏感膜OTFT氣體傳感器的制備及特性研究.pdf

1、近年來,有機薄膜晶體管(Organic Thin-Film Transistors, OTFT)作為基礎(chǔ)元器件,在各個領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。本文制備了基于雙層有機敏感膜、底柵底接觸結(jié)構(gòu)的 OTFT氣體傳感器。其中,N型重摻雜硅作柵極襯底,熱氧化二氧化硅(SiO2)作絕緣層,鈦/金作叉指源/漏電極,溝道寬長比為160。
　　本文研究多種有機敏感材料,主要制備了多壁碳納米管(MWCNT)/六噻吩(α-6T)雙層敏感膜和十六氟鈦箐

2、銅(F16CuPc)/鈦箐銅(CuPc)雙層敏感膜為有源層的OTFT氣體傳感器。首先,采用氣噴工藝將MWCNT的有機分散液噴涂在SiO2絕緣層表面,研究了不同量(0.02ml,0.04ml和0.06ml)MWCNT溶液對器件性能的影響,選擇合適的MWCNT厚度。其次,在MWCNT表面蒸鍍90nm的α-6T薄膜制備雙層敏感膜OTFT。然后,結(jié)合薄膜的掃描電子顯微鏡(SEM)形貌表征、電學(xué)特性和氣敏特性,將雙層膜OTFT器件與α-6T單層敏

3、感膜器件進行了對比研究。同時,選擇真空蒸鍍工藝,制備了 F16CuPc/CuPc異質(zhì)結(jié)雙層膜 OTFT氣體傳感器。分別研究了不同CuPc厚度對器件的電學(xué)特性和氣敏特性的影響。最后,簡單設(shè)計和制備了OTFT氣體傳感器陣列,并用以檢測氣體。
　　實驗結(jié)果表明,兩種類型的OTFTs器件都有較好的電學(xué)特性和氣敏響應(yīng)特性。通過對比發(fā)現(xiàn),0.04ml MWCNT是制備雙層膜的適宜厚度;相對于α-6T單層膜器件,MWCNT/α-6T OTFT的

4、載流子遷移率(μ)和開關(guān)電流比會高出兩個數(shù)量級,具有更好的電學(xué)特性、穩(wěn)定性和二氧化氮(NO2)氣敏性,其主要原因是高電導(dǎo)率的MWCNT分子在α-6T晶粒間建立了導(dǎo)電橋梁,提高了器件的電學(xué)特性。因此,基于MWCNT/α-6T的雙層膜OTFT氣體傳感器表現(xiàn)出更優(yōu)的性能。研究發(fā)現(xiàn),通入待測氣體后,柵極電流IGS與源/漏電流IDS有極其相似的變化趨勢,因此也可選作OTFT氣體傳感器的表征參數(shù)。
　　對多種厚度的 F16CuPc/CuPc雙