电化学检测器制造技术

一种电化学检测器，包括：至少一个物质选择结构，其与电子装置结构相邻或邻近放置，其中，所述至少一个物质选择结构被设置为与目标物质相互作用，从而改变电子装置结构的电特性。

Electrochemical detector

An electrochemical detector includes: at least one material selection structure, which is adjacent to or adjacent to the structure of the electronic device, wherein at least one material selection structure is set to interact with the target material, thereby changing the electrical characteristics of the electronic device structure.

【技术实现步骤摘要】
电化学检测器
本专利技术涉及一种电化学检测器，不排他地涉及一种用于检测液体中的金属离子的电化学检测器。
技术介绍
污染是世界上的各个城市最严重的公共卫生问题之一。水中的各种污染物或内含物可能会影响公众的健康。因此，必须定期检查水质以确保某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通过使用测试剂来确定。传统的化学测试方法耗时且可能不会迅速获得测试结果。或者，实验室中的材料分析技术可用于分析目标物质的浓度甚至测试样品的成分。虽然结果可能非常准确，但实验室中使用的这些技术可能不适合需要快速且低成本测试结果的日常应用。
技术实现思路
在一个示例性实施例中，本专利技术的优点在于，通过在ppb级别附近提高检测灵敏度，而不增加生产复杂性。根据本专利技术的第一方面，提供一种电化学检测器，包括：至少一个物质选择结构，与电子装置结构相邻或邻近放置，其中，所述至少一个物质选择结构被设置为与目标物质相互作用，从而改变电子装置结构的电特性。在第一方面的实施例中，所述至少一个物质选择结构被设置为与目标物质的至少一个带电化学离子相互作用。在第一方面的实施例中，所述至少一个物质选择结构中的每一个物质选择结构包括离子选择电极。在第一方面的实施例中，离子选择电极包括：离子选择膜，被设置为选择性地与所述至少一个带电化学离子螯合，其中，目标物质与离子选择膜接触。在第一方面的实施例中，离子选择膜包括离子载体。在第一方面的实施例中，离子载体被设置为与所述至少一个带电化学离子螯合，从而根据扩散效应运输至少一个带电离子穿过离子选择膜。在第一方面的实施例中，离子选择电极还包括：离子-电子传感器，被设置为响应于目标物质与物质选择结构之间的相互作用产生电位信号。在第一方面的实施例中，离子-电子传感器与离子选择膜相邻。在第一方面的实施例中，离子-电子传感器被设置为在离子-电子传感器与离子选择膜之间的交界面处接收从离子载体分离的至少一个带电离子。在第一方面的实施例中，离子-电子传感器被设置为通过响应于接收到所述至少一个带电离子传送至少一个电子来产生电位信号。在第一方面的实施例中，离子-电子传感器包括导电聚合物。在第一方面的实施例中，由离子-电子传感器产生的电位信号还被发送到电子装置结构，从而改变电子装置结构的电特性。在第一方面的实施例中，电化学检测器还包括：中间基板，被设置为连接所述至少一个物质选择结构和/或电子装置结构。在第一方面的实施例中，中间基板包括铜基板。在第一方面的实施例中，中间基板还被设置为在至少一个物质选择结构和/或电子装置结构之间发送电子信号。在第一方面的实施例中，所述至少一个物质选择机构和电子装置结构中的一个或多个在多个单独的基板上被制造。在第一方面的实施例中，所述多个单独的基板包括多个掺杂的硅基板。在第一方面的实施例中，电子装置结构是薄膜晶体管。在第一方面的实施例中，所述至少一个物质选择结构被设置为作为薄膜晶体管的栅电极操作。在第一方面的实施例中，电特性包括薄膜晶体管的阈值电压。在第一方面的实施例中，电特性包括在预定的栅极偏压和预定的源极-漏极偏压下穿过薄膜晶体管的饱和漏极电流。在第一方面的实施例中，目标物质包括铅离子。根据本专利技术的第二方面，提供一种利用第一方面的实施例中的电化学检测器检测目标物质的方法，所述方法包括以下步骤：将包含预定量的目标物质的分析溶液施加到所述至少一个物质选择装置；将栅极电压经由分析溶液和所述至少一个物质选择装置施加到薄膜晶体管；将源极-漏极偏压施加到薄膜晶体管；基于薄膜晶体管的电特性的表征确定目标物质在分析溶液中的溶度。在第二方面的实施例中，所述方法包括在薄膜晶体管中以串行配置电连接物质选择结构中的至少两个物质选择结构的步骤。在第二方面的实施例中，栅极电压被施加到分析溶液，其中，分析溶液被施加在第一物质选择结构上，薄膜晶体管经由施加在第二物质选择结构上的分析溶液连接到第二物质选择结构。在第二方面的实施例中，所述薄膜晶体管所感测的总电容减小，使得确定的目标物质的浓度的检测限降低。附图说明现在将参照附图经由示例描述本专利技术的实施例，其中：图1是根据本专利技术的一个实施例的电化学检测器的透视图；图2是示出图1的电化学检测器的物质选择结构以及在目标物质与物质选择结构之间的相互反应的示图；图3A是示出图1的电化学检测器的电子装置结构的制造的工艺流程的示图；图3B是示出图1的电化学检测器的物质选择结构的制造的工艺流程的示图；图3C是示出在图1的电化学检测器的制造中的图3A的电子装置结构和图3B的物质选择结构的组合的示图；图4A是示出使用图1的电化学检测器检测目标物质的第一示例操作的示图；图4B是示出使用图1的电化学检测器检测目标物质的第二示例操作的示图；图5A是示出基于图4A的检测目标物质的第一示例操作的针对该目标物质的各种浓度的瞬时漏极电流的曲线图；图5B是示出基于图4B的检测目标物质的第二示例操作的针对该目标物质的各种浓度的瞬时漏极电流的曲线图。具体实施方式专利技术人通过他们自己的研究、试验和实验得出铅或活性铅离子,Pb(II)浓度是在公共卫生安全角度评估的重要参数。常规的检测方法包括离子淌度谱(IMS)及其变体、离子色谱及其变体、表面增强拉曼散射(SERS)技术、分光光度法等。然而，这些技术受限于成本、时间和用户端培训。因此，很需要便宜、快速且方便用户操作的、对水中的Pb(II)检测的技术。专利技术人认为可使用基于薄膜晶体管(TFT)的传感器,达到降低成本和简化制造工艺。另一方面，模块化设计能够将不同应用和不同类型的化学受体进行组合。此外，这些模块化装置可通过在大且柔性基底中印刷来制造。在本专利技术的一个示例实施例中，提供了基于在液体(aqueousphase)中具有选择性检测Pb(II)离子的电化学传感器。所述传感器可用于利用合适的受体或感测电极来检测极低水平(ppb)的pb(II)，因此，提供一种合算、准确并可靠的、用于水或其它液体中的pb(II)检测的方法。参照图1，示出了电化学检测器100的示例实施例，其中，电化学检测器100至少包括与电子装置结构104邻近或接近放置的至少一个物质选择结构102，其中，物质选择结构102被设置为与目标物质相互作用，从而改变电子装置结构104的电特性。在该实施例中，电化学检测器100包括物质选择结构102，物质选择结构102包括被设置为与其它(与物质选择结构102接触的)化学物质相互反应的化学受体，所述相互(化学)反应被转换为电信号，所述电信号可进一步被电子装置结构104量度或检测。例如，分析溶液可以滴在物质选择结构102的表面上，物质选择结构102中的化学受体可与分析溶液中的目标物质发生反应，物质选择结构102可以产生电信号，所述电信号在发生化学反应时被电子器件结构104检测。优选地，电化学检测器100可包括多种物质选择结构102，从而提高灵敏度和/或检测的检测限制并且/或者使检测器检测到多种目标物质。或者，电化学检测器100可包括单个物质检测结构102。至少一个物质检测结构102中的每一种包括离子选择电极，如此，物质选择结构102可与目标物质的至少一种带电化学离子相互作用。例如，离子选择电极102可被特别设计为便于检测目标物质中的铅(II)离子，离子选择电极102可包括用于检测不同目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学检测器，包括：至少一个物质选择结构，其与电子装置结构相邻或邻近放置，其中，所述至少一个物质选择结构被设置为与目标物质相互作用，从而改变电子装置结构的电特性。

【技术特征摘要】
2016.06.24 US 15/191,9351.一种电化学检测器，包括：至少一个物质选择结构，其与电子装置结构相邻或邻近放置，其中，所述至少一个物质选择结构被设置为与目标物质相互作用，从而改变电子装置结构的电特性。2.如权利要求1所述的电化学检测器，其中，所述至少一个物质选择结构被设置为与所述目标物质的至少一个带电化学离子相互作用。3.如权利要求2所述的电化学检测器，其中，所述至少一个物质选择结构中的每一个包括离子选择电极。4.如权利要求3所述的电化学检测器，其中，所述离子选择电极包括：离子选择膜，其被设置为选择性地与所述至少一个带电化学离子螯合，其中，所述目标物质与所述离子选择膜接触。5.如权利要求4所述的电化学检测器，其中，所述离子选择膜包括离子载体。6.如权利要求5所述的电化学检测器，其中，所述离子载体被设置为与所述至少一个带电化学离子螯合，从而基于扩散效应运输至少一个带电离子穿过离子选择膜。7.如权利要求4所述的电化学检测器，其中，所述离子选择电极还包括：离子-电子传感器，其被设置为响应于所述目标物质与所述物质选择结构之间的相互作用产生电位信号。8.如权利要求7所述的电化学检测器，其中，所述离子-电子传感器与所述离子选择膜相邻。9.如权利要求8所述的电化学检测器，其中，所述离子-电子传感器被设置为在所述离子-电子传感器与所述离子选择膜之间的交界面处接收从所述离子载体分离的所述至少一个带电离子。10.如权利要求9所述的电化学检测器，其中，所述离子-电子传感器被设置为通过响应于接收到所述至少一个带电离子传送所述至少一个电子来产生所述电位信号。11.如权利要求7所述的电化学检测器，其中，所述离子-电子传感器包括导电聚合物。12.如权利要求7所述的电化学检测器，其中，由所述离子-电子传感器产生的所述电位信号还被发送到所述电子装置结构，从而改变所述电子装置结构的所述电特性。13.如权利要求1所述的电化学检测器，还包括：中间基板，其被设置为连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：华礼生，S·文卡泰什，李丹，
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