一种场效应晶体管，包括源，源包括之间具有空隙的多个电极突起。漏包括多个电极突起，所述漏的每个电极突起位于源的电极突起之间的一个空隙中，由此形成交替的漏和源突起的源-漏电极连接区域。栅与源-漏电极区域间隔开，由此在栅和源-漏电极连接区域之间形成沟道，其中栅与所述沟道平行。多个纳米结构位于源-漏电极区域中，由此在源-漏电极连接区域中的漏和源的电极突起之间形成电连接。本发明专利技术还包括气体检测器，气体检测器包括位于衬底上的如上所述的多个场效应晶体管。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术申请涉及场效应晶体管和包括多个场效应晶体管的气体检测器。
技术介绍
场效应晶体(FET)是众所周知的，其包括三个端子源、漏和栅。有很多不同种类的 具有各种结构和制造方法的FET。 就气体传感器而言，基于半导体材料的传统的气体传感器器件采用两个端子来测 量有或没有气体存在时的材料的阻抗。 为了增强灵敏性和气体特异性，这种器件必须在适度高的温度下加热。 但是，加热不仅仅限制了小型微芯片上的大规模集成，而且是主要成本，阻碍操作 且对电池的寿命要求高。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种改进的FET结构以及该改进的FET在改进的气体检测器中的 应用。 根据本专利技术的第一方面提供一种场效应晶体管，包括： 源，所述源包括之间具有空隙的多个电极突起； 漏，所述漏包括多个电极突起，所述漏的每个所述电极突起位于所述源的所述电 极突起之间的一个所述空隙中，由此形成交替的漏和源突起的源-漏电极连接区域； 栅，所述栅与所述源-漏电极区域间隔开，由此在所述栅和所述源-漏电极连接区 域之间形成沟道，其中所述栅与所述沟道平行；以及 多个纳米结构，所述多个纳米结构位于所述源-漏电极区域中，由此在所述源-漏 电极连接区域中的所述漏和源的所述电极突起之间形成电连接。 所述漏、所述源和所述栅优选在相同的平面中。 所述漏的所述电极突起可以具有细长的形状，并且在它们的一个端部处或附近相 连接。 所述源的所述电极突起可以具有细长的形状，并且在它们的一个端部处或附近相 连接。 位于所述源-漏电极区域中的所述多个纳米结构随机地布置在所述源-漏电极区 域中。 所述源-漏电极连接区域大约为90微米X 90微米。 根据本专利技术的第二方面提供一种气体检测器，包括多个位于衬底上的场效应晶体 管，每个所述场效应晶体管包括： 源，所述源包括之间具有空隙的多个电极突起； 漏，所述漏包括多个电极突起，所述漏的每个所述电极突起位于所述源的所述电 极突起之间的一个所述空隙中，由此形成交替的漏和源突起的源-漏电极连接区域； 栅，所述栅与所述源-漏电极区域间隔开，由此在所述栅和所述源-漏电极连接区 域之间形成沟道，其中所述栅与所述沟道平行；以及 多个纳米结构，所述多个纳米结构位于所述源-漏电极区域中，由此在所述源-漏 电极区域中的所述漏和源的所述电极突起之间形成电连接。 所述气体检测器可以包括8个位于衬底上的场效应晶体管。 所述气体检测器可以包括处理器，以从每个所述场效应晶体管接收信号，以及处 理所述信号以确定一种或多种气体的存在。【附图说明】 图1示出根据本专利技术实施例的场效应晶体(FET)的示意图； 图2示出图1的FET的更详细的示意图，特别更详细地示出源、漏和栅区；图3(a)示出当漏-源电压、VDS恒定时，上述的FET的源上的栅电压(Vg)与漏电流 (Ids)作用机理的四种主要情景，（b)为相对于漏-源极性为正或负的栅端子的四种主要连 接方式(A，B，C和D)的示意图，示出在这种新型的晶体管中，两种配置导致光滑的输出特征， 另两种导致随机的和无序的输出特征；图4示出说明V02的纳米带如何散布遍及叉指型漏源区域；图5示出根据示例性实施例的使用多个图1和图2中示出的FET的气体检测器的示 意图； 图6示出图5中示出的气体检测器的FET中的一个的另一个示意图； 图7示出在正常条件下以及暴露在潮湿空气之后的V02/V205核-壳纳米带的正向电 流-电压特征，该正向电流-电压特征示出当暴露在潮湿空气时电导率降低以及栅电压对漏 (输出电流)的影响； 图8示出V02/V205核-壳纳米带在正常空气中且当暴露在潮湿空气中时随时间的横 跨电阻，响应时间典型地为5秒，其中恢复时间为分钟量级；图9示出MWCNT纤维在正常条件下及暴露在潮湿空气之后的正向电流-电压（Id对 Vds)特征；图10示出当CNT芯片在正常空气中以及在潮湿空气的影响下的漏电流与栅电压之 间的曲线； 图11示出暴露在潮湿空气时的多壁碳纳米管随时间的横跨电阻； 图12示出本专利技术在糖尿病患者的呼吸中关于血糖水平的丙酮检测的示例性应用； 图13是示出气体检测器如何布置线路用于在环境温度下检测高达8种不同气体的 框图； 图14示出VO2/V2O5核-壳纳米带的正向电流-电压特征； 图15示出MWCNT纤维的正向电流-电压（Id对Vds )特征；图16示出对芯片上的典型的V02/V205FET传感器的不同的湿度水平的响应对栅电 压；图17示出所有晶体管的家谱和标明本专利技术在该家谱中位于何处。【具体实施方式】 在以下描述中，为了说明的目的，列出许多具体细节以提供对本专利技术实施例的全 面理解。但是，对本领域技术人员而言明显的是，本专利技术可以脱离这些具体细节而实践。 参考附图，示出示例性场效应晶体管(FET) 10。 FET 10包括全部位于基底18上的漏12、源14和栅16。连接漏12和源14的是多个纳米结构20,以下将对多个纳米结构20进行详细描述。 参考图2，源14包括之间具有空隙的多个电极突起24。 源14的电极突起可以具有细长的形状，并且在它们的一个端部处或附近相连接。 漏12还包括多个电极突起22,每个电极突起位于源的电极突起之间的一个空隙 中，由此形成交替的漏和源突起的源-漏电极连接区域26。 漏12的电极突起可以具有细长的形状，并且在它们的一个端部处或附近相连接。 这形成包括叉指型电极突起24和26的源漏电极连接区域26,叉指型电极突起24和 26互锁就像相扣的双手手指。 栅16与源-漏电极区域26间隔开，由此在栅和源-漏电极连接区域26之间形成沟道 28,使得栅16与沟道28平行。 应理解的是，栅16依靠在与漏12和源14相同的表面上，但不接触漏12或源14。 应理解的是，漏12、源14和栅16在相同的平面中。多个纳米结构20位于源-漏电极区域26中，由此在源-漏电极连接区域中的漏和源 的电极突起之间形成电连接。这些在图1中示意性表示，并且将在以下详细描述。 在原型实施例中，FET 10制作如下。首先基底18使用氧化铝方衬底形成。接着将这些通过直流溅射涂布金属膜，优选 为金。借助金刚石刀（刀头典型的为30-60微米)在金膜上雕合出T形槽。进行该雕合以确 保在希望绝缘的区域将金膜完全挖掘出，通过这种方式，只留下设计为漏、源和栅的膜的部 分涂敷金。 应理解的是，与在标准洁净室设施中完成相同的任务的复杂度和成本相比，这项 技术很简单。 通过不同的技术实施三种不同类型的一维纳米结构材料(Ti〇2纳米纤维，V2O5纳米 纤维，Sn0 2纳米线和ZnO纳米棒)的芯片上生长，例如：（1)静电纺丝，（2)化学气相沉淀和(3) 水热合成。这样形成纳米结构20。 因此，印刷在90微米X90微米的区域上的叉指型电极形式的金触点形成漏和源端 子。第三电极平行布置在与漏-源区域相同的平面中。只有当将纳米材料布置在漏-源区域 时，该器件才成为晶体管。这种晶体管可以称为横向栅叉指型漏-源FET(LGIDSFET)。图2给 出说明。如以下将进一步解释的，这样的8个晶体管在ImmX 1mm的Si/Si02晶片上排列成阵 列，其中每个电极线键合至芯片载体的24个引脚中的每一个。 如以下将详细描述的，对于在气体检测器中使用的FET 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种场效应晶体管，包括：源，所述源包括之间具有空隙的多个电极突起；漏，所述漏包括多个电极突起，所述漏的每个所述电极突起位于所述源的所述电极突起之间的一个所述空隙中，由此形成交替的漏和源突起的源‑漏电极连接区域；栅，所述栅与所述源‑漏电极区域间隔开，由此在所述栅和所述源‑漏电极连接区域之间形成沟道，其中所述栅与所述沟道平行；以及多个纳米结构，所述多个纳米结构位于所述源‑漏电极区域中，由此在所述源‑漏电极连接区域中的所述漏和源的所述电极突起之间形成电连接。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·W·穆瓦凯昆伽，
申请(专利权)人：CSIR公司，
类型：发明
国别省市：南非;ZA
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