A gallium nitride compound field effect transistor pH sensor preparation method belongs to the field of chemical sensors, the system assisted chemical etching method of deposition system prepared GaN nano texture and Ag nanoparticles prepared by plasma chemical vapor deposition of silicon nano composite column structure, the pH sensor with EGFET - type; by using PECVD technology, based on synthetic way a simple and green composite gallium nitride (GaN) nano texture, forming a composite structure. Compared with Si nanowires, GaN nano texture has higher sensitivity, and has a large surface area, conducive to the adsorption of hydrogen ions and hydroxyl ions more. The sensitivity of the sensor increases from 38mV/pH to 56mV/pH in the range of 3 to 11 of the buffer pH. The preparation process of the invention is simple and convenient, and the composite structure pH sensor has good performance and good stability.
【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓复合场效应晶体管pH传感器的制备方法
:本专利技术属于化学传感器领域,尤其是涉及性能稳定的EGFET形式pH传感器及其简便快捷制备工艺。
技术介绍
:1970年的第一个离子敏感场效应晶体管(ISFET)被用于传感器。随后利用化学敏感膜沉积在场效应晶体管(FET)栅电极延伸的信号线端部的扩展栅场效应晶体管(EGFET)开始发展。EGFET相比于ISFET具有许多优点,如对温度和光的不敏感、长期稳定性高、对材料和形状的限制较低、传感材料不局限于无缺陷绝缘体。氮化镓(GaN)纳米织构由于具有比表面积较高、载流子迁移率较高以及热力学和化学稳定性强等优点,已经引起了研究人员的广泛关注。与GaN相关的pH传感器也有很多。如Lee等人的研究了InN/GaN异质结构pH传感器,其灵敏度为52.04mV/pH。Steinhoff等人报道了GaN/AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构的敏感性为56.0mV/pH,GaN:Si/GaN:Mg敏感度为57.3mV/pH。但大部分是采用复杂而昂贵的方法制备的HEMT结构,目前它不适合商业化生产pH传感器。为此许多研究人员就在寻找制备简单,性能稳定优异的制备工艺。目前大部分研究集中在氧化物半导体pH传感器的研制方向上,但是有研究报道氧化物半导体容易跟强碱反应,造成pH传感器性能的漂移,因此寻找一种既具有良好的pH敏感性能,又能够在强碱下保持稳定性能的材料是目前的一个解决思路。GaN材料在很大程度上符合上述要求,它自身的化学性质稳定,又有很好pH敏感性能。因此研制GaN纳米材料复合的pH传感器,是一项具有科学意 ...
【技术保护点】
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PECVD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 ...
【技术特征摘要】
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5-30nmAu薄膜;将采用PECVD系统制备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PECVD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...
【专利技术属性】
技术研发人员:王如志,姬宇航,沈震,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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