一种电化学检测器及其制造方法和检测目标物质的方法技术

本发明专利技术涉及电化学领域，公开了一种电化学检测器及其制造方法和检测目标物质的方法，所述电化学检测器包括：多个配置在半导体层上的接收器，其中，所述多个接收器设置为和目标物质相互作用以改变所述半导体层的电学特性。采用本发明专利技术所述电化学检测器检测目标物质，方便、快捷且成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学领域，具体地，涉及一种电化学检测器，该化学检测器的制造方法，以及使用该化学检测器检测目标物质的方法。
技术介绍
污染是全世界城市中最严重的健康问题之一。空气或水中的各种污染物或包含物可影响公众的健康。因此，空气和水的质量必须定期检查以保证一些有毒或有害污染物不超过安全水平。这些污染物的浓度可使用检测试剂确定。传统化学检测方法费时而且不能迅速响应。另外，实验室里的材料检测技术可用来分析目标物质的浓度甚至测试样品的成分。虽然结果可以非常精确和灵敏，但是这些实验室里使用的技术可能不适用于需要迅速而低成本测试结果的日常应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了实现迅速且低成本地检测目标物质，提供一种电化学检测器及其制造方法和检测目标物质的方法。根据本专利技术的第一个方面，提供了包括配置于半导体层上的多个接收器的电化学检测器，其中所述多个接收器设置为和目标物质相互作用以改变所述半导体层的电学特性。在第一个方面的实施例中，所述目标物质为流体目标物。在第一个方面的实施例中，所述目标物质为气体目标物或液体目标物。在第一个方面的实施例中，所述多个接收器包括至少一个功能化的接收器。在第一个方面的实施例中，所述多个接收器设置为通过和所述目标物质形成化学键与所述目标物质相互作用。在第一个方面的实施例中，所述多个接收器和所述目标物质之间的相互作用是氢键相互作用。在第一个方面的实施例中，所述多个接收器和所述目标物质相互作用，所述半导体层的电流-电压特性改变。在第一个方面的实施例中，所述半导体层的电阻改变。在第一个方面的实施例中，所述半导体层包括有机半导体，高分子半导体，小分子半导体，氧化物基半导体以及硅基半导体中的至少一种。在第一个方面的实施例中，还包括在所述半导体层下面并且位于配置的所述多个接收器对侧处的基板。在第一个方面的实施例中，所述基板为柔性基板。在第一个方面的实施例中，所述基板为聚对苯二酸乙二醇酯基板。在第一个方面的实施例中，所述基板包括绝缘材料和/或半导体。在第一个方面的实施例中，所述绝缘材料还包括聚合物，玻璃和陶瓷中的至少一种。在第一个方面的实施例中，还包括配置于所述半导体上面或其上方的至少两个电极。在第一个方面的实施例中，所述至少两个电极包括导电材料。在第一个方面的实施例中，所述半导体层，所述多个接收器以及所述电极基于有机物质和/或金属氧化物。在第一个方面的实施例中，所述多个接收器形成厚度为10nm到200nm的材料层。在第一个方面的实施例中，所述半导体层的厚度为10nm到200nm。在第一个方面的实施例中，所述至少两个电极以范围为大约50μm到1000μm的距离间隔。根据本专利技术的第二个方面，提供了制造根据第一方面的电化学检测器的方法，包括如下步骤：将所述半导体层沉积于基板上；以及将所述多个接收器沉积于所述半导体层上。在第二个方面的实施例中，将所述多个接收器沉积于所述半导体层上的所述步骤包括将所述多个接收器溶解在溶剂中和将溶解在溶剂中的所述多个接收器沉积于所述半导体层上的步骤。在第二个方面的实施例中，将所述多个接收器沉积于所述半导体层上的所述步骤包括在所述半导体层上进行物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)的步骤。在第二个方面的实施例中，还包括将限定至少一个电极的一层导电材料沉积于所述半导体层上或其上方的步骤。在第二个方面的实施例中，沉积所述半导体层和/或所述多个接收器和/或所述导电材料层的步骤涉及溶液制程。在第二个方面的实施例中，所述溶液制程涉及旋涂和/或印刷。在第二个方面的实施例中，所述印刷的溶液制程还包括移印和/或丝印。根据本专利技术的第三个方面，提供检测目标物质的方法，包括如下步骤：-将根据第一方面所述的电化学检测器暴露于所述目标物质；-在所述至少两个电极之间应用电压和/或电流偏置；以及-确定基于暴露于所述目标物质的所述电化学检测器的电流-电压特性检测得到目标物质的总量。在第三个方面的实施例中，确定基于暴露于所述目标物质的所述电化学检测器的电流-电压特性检测得到目标物质的总量的所述步骤包括确定所述电化学检测器的至少两个电极之间的电阻的变化。附图说明现以示例的方式参见如下附图，对本专利技术的实施例进行描述，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的电化学检测器的侧视图；图2是显示制造附图1所示的电化学检测器的工序流程的图解；图3是附图1所示的电化学检测器暴露于目标物质的图解；图4是通过使用附图1所示的电化学检测器检测目标物质的图解；以及图5是显示暴露于目标物质的附图1所示的电化学检测器的响应的曲线图。具体实施方式经过专利技术人自己的研究，试验以及实验，专利技术人设想到因其在从环境保护到食品质量控制的领域的重要性，气/液相中诸如水中污染物的化学物质的检测特别令人感兴趣。传统的检测方法包括离子迁移谱技术(IMS)及其产品，表面声波(SAW)遥感技术及其产品，基于悬臂的遥感技术，表面增强拉曼散射(SERS)技术，分子印迹聚合物遥感技术等等。但是，这些方法大多数不能作为用于价格低廉并且必须使用一次性传感器的日常应用的好的选择。基于薄膜的传感器具有高敏感性和选择性，它仅需简单的设备制造工序。另外，薄膜设备可大面积印刷以减少制造成本。参见附图1，显示的示例实施例的电化学检测器100包括配置在半导体层104上的多个接收器102，其中所述多个检测器102设置为和目标物质106相互作用以改变所述半导体层104的电学特性。在这个实施例中，所述电化学检测器100包括诸如暴露于测试环境时，设置为和其他化学物质相互作用的化学接收器的接收器102。例如，气体目标物质106可能存在于空气中，这样所述电化学检测器100置于空气中时，所述接收器102在空气中和所述气体目标物质106相互作用。另外，液体目标物质106可被施加到所述电化学检测器100上，这样所述接收器102可所述目标物质106接触并且随后和所述目标物质106相互作用。优选地，所述接收器102可包括至少一个功能化的接收器或功能组，并且所述接收器102可通过和所述目标物质106进行化学反应和所述目标物质106相互作用，例如和所述目标物质106形成化学键。这种相互作用也可包括所述接收器102和所述目标物质106形成氢键的氢键相互作用。另外，所述接收器102可以其他反应和/或相互作用的形式和所述目标物质106反应和/或相互作用。所述电化学检测器100也包括半导体层104。所述半导体层104具有在不同条件下允许/阻止电流或电子穿过的独特电学特性。例如，所述半导体可设置为当检测到所述目标物质106时允许电流穿过和/或当所述目标物质106的浓度低于预先设定值时阻止电流穿过。所述半导体层104包括不同的半导体材料，例如有机半导体，高分子半导体，小分子半导体，氧化物基半导体和/或硅基半导体。可为不同制造工序选择不同的半导体材料，所述半导体材料和所述基板层和/或所述接收器102或其他诸如敏感性，响应时间，检测范围等等的所需性能的其他因素相匹配。为了促进测量穿过所述半导体层104的电流，所述电化学检测器100可包括配置于所述半导体层104上或其上方的两个电极108。所述电极108可直接沉积于所述半导体层104上且可增强电极-半导体界面接触处的导电性。另外，所述电极1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学检测器，包括多个配置在半导体层上的接收器，其特征在于，所述多个接收器设置为和目标物质相互作用以改变所述半导体的电学特性。

【技术特征摘要】
2015.09.09 US 14/848,4971.一种电化学检测器，包括多个配置在半导体层上的接收器，其特征在于，所述多个接收器设置为和目标物质相互作用以改变所述半导体的电学特性。2.根据权利要求1所述的电化学检测器，其特征在于，所述目标物质为流体目标物。3.根据权利要求2所述的电化学检测器，其特征在于，所述目标物质气体目标物或液体目标物。4.根据权利要求1所述的电化学检测器，其特征在于，所述多个接收器包括至少一个功能化接收器。5.根据权利要求1所述的电化学检测器，其特征在于，所述多个接收器设置为通过和所述目标物质形成化学键和所述目标物质相互作用。6.根据权利要求5所述的电化学检测器，其特征在于，所述多个接收器和所述目标物质之间的相互作用为氢键相互作用。7.根据权利要求1所述的电化学检测器，其特征在于，所述多个接收器和所述目标物质相互作用，所述半导体层的电流-电压特性改变。8.根据权利要求7所述的电化学检测器，其特征在于，所述半导体层的电阻改变。9.根据权利要求1所述的电化学检测器，其特征在于，所述半导体层包括有机半导体层，高分子半导体，小分子半导体，氧化物基半导体以及硅基半导体中的至少一种。10.根据权利要求1所述的电化学检测器，其特征在于，还包括在所述半导体层下面，并且在配置的所述接收器另一面的基板。11.根据权利要求10所述的电化学检测器，其特征在于，所述基板为柔性基板。12.根据权利要求10所述的电化学检测器，其特征在于，所述基板包括绝缘材料和/或半导体，以及其中所述绝缘材料还包括聚合物，玻璃和陶瓷中的至少一种。13.根据权利要求1所述的电化学检测器，其特征在于，还包括配置于所述半导体上面或其上方的至少一个电极。14.根据权利要求13所述的电化学检测器，其特征在于，所述电极包括导电材料。15.根据权利要求13所述的电化学检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：华礼生，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81