有机场效应晶体管及其制备方法以及生物胺气敏传感器技术

本发明专利技术公开一种有机场效应晶体管及其制备方法以及生物胺气敏传感器，有机场效应晶体管包括自下至上依次层叠设置的衬底、有机半导体层、生物胺敏感层、绝缘层和栅极，衬底上还设有漏极和源极，有机半导体层覆盖在源极和漏极上以及衬底上未被源极和漏极覆盖的区域；生物胺敏感层对生物胺的敏感度被设置为大于有机半导体层对生物胺的敏感度。本发明专利技术中，通电状态下的有机场效应晶体管会在生物胺敏感层和有机半导体层形成导电沟道，当存在生物胺，生物胺和生物胺敏感层、有机半导体层产生化学反应而改变导电沟道的电阻，通过感知电阻的变化即可感测生物胺，有效提高检测的敏感度，实现优化检测效果、提高检测效率的目的。

【技术实现步骤摘要】
有机场效应晶体管及其制备方法以及生物胺气敏传感器
本专利技术涉及气体检测的
，特别涉及利用有机半导体材料进行气体检测的
，具体涉及一种有机场效应晶体管及其制备方法以及生物胺气敏传感器。
技术介绍
生物胺是一类含氮的低分子有机碱，主要由氨基酸脱羧作用形成，广泛存在于富含氨基酸、蛋白质的肉制品、水产品和发酵制品中。生物胺根据其结构可分为三类：脂肪族，包括腐胺、尸胺、精胺、亚精胺等；芳香族，包括酪胺、苯乙胺等；杂环胺，包括组胺、色胺等。适量的生物胺是维持人体正常生理功能所必需的，但人体如果对生物胺摄入过量，则会引起过敏反应，严重时可能危及生命。此外，生物胺往往是在食品腐烂或发酵过程中产生，食品中毒的发作和某些毒理学特性与组胺和酪胺有密切关系，食品中生物胺含量可作为食品品质的重要指标。因此，食品中生物胺的有效、快速检测对食品品质和安全性具有重要意义。由于生物胺分子中缺少发色基团，本身既无紫外吸收、又无荧光及电化学活性，使得各类生物胺的分离及测定非常困难。传统测定生物胺主要依靠生化类方法，例如酶生物传感器法、薄层色谱法、气相色谱法、离子色谱法、毛细管电泳法和高效液相色谱法等，其中，高效液相色谱法因为具有柱效高、分离效率高、分析速度快、灵敏度高、定量分析准确等优点，大部分学者将它作为分析食品中生物胺的主要方法，但是该法检测量小，一次仅能检测一个样品，成本高，总体效率低。为了解决上述问题，目前提出一种通过无机金属氧化物半导体气敏传感器来测定生物胺的方法，但是该方法具有工作温度高，需要加热器；对多数有机气体检测灵敏度低；检测范围窄等弊端。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种有机场效应晶体管、制备方法以及生物胺气敏传感器，旨在解决传统检测方法存在的检测灵敏度低、检测效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术提出的一种有机场效应晶体管，用于感测食品中的生物胺，所述有机场效应晶体管包括自下至上依次层叠设置的衬底、有机半导体层、生物胺敏感层、绝缘层以及栅极，所述衬底的上端还设有源极和漏极，所述有机半导体层覆盖在所述漏极和所述源极上、以及所述衬底上未被所述漏极和所述源极覆盖的区域；其中，所述生物胺敏感层对生物胺的敏感度被设置为大于所述有机半导体层对生物胺的敏感度。可选地，所述有机半导体层的材料为具有如下结构式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)所示结构的化合物中的任意一种：可选地，所述生物胺敏感层的材料为具有如下结构式(Ⅴ)、(Ⅵ)所示结构的化合物中的任意一种：其中，在结构式(Ⅴ)中：M＝Au或者M＝Co。可选地，所述绝缘层的材料为水或者磷酸缓冲盐溶液。可选地，所述衬底的材料为玻璃、硅片或者陶瓷；或者，所述源极、所述漏极和所述栅极的材料为铝或者金。可选地，所述有机半导体层的厚度为60nm～70nm；或者，所述生物胺敏感层的厚度为8nm～12nm；或者，所述衬底的厚度为45nm～55nm。此外，本专利技术还提出一种制备如上所述的有机场效应晶体管的方法，包括以下步骤：提供一衬底；在所述衬底上设置漏极和源极；在所述源极和所述漏极上、以及所述衬底上未被所述漏极和所述源极覆盖的区域上，设置有机半导体层；在所述有机半导体层上设置生物胺敏感层；在所述生物胺敏感层上设置绝缘层；在所述绝缘层上设置栅极，以得到所述有机场效应晶体管。可选地，所述栅极、所述源极和所述漏极的设置方法均为真空热蒸镀、磁控溅射或者等离子体增强的化学气相沉积。可选地，所述在所述生物胺敏感层上设置绝缘层的步骤包括：在所述生物胺敏感层上滴加1～3μL的水或者磷酸缓冲盐溶液，构成所述绝缘层。此外，本专利技术还提出一种生物胺气敏传感器，包括如上所述的有机场效应晶体管。本专利技术提供的技术方案中，通电状态下的所述有机场效应晶体管，会在所述生物胺敏感层和所述有机半导体层形成导电沟道，当环境中存在生物胺时，生物胺和所述生物胺敏感层、所述有机半导体层产生化学反应，将改变所述导电沟道的电阻，因此，通过感知所述电阻的变化即可实现感测环境中生物胺的目的；另外，在所述漏极和所述源极的上方设置所述有机半导体层、在所述有机半导体层的上方增设对生物胺更加敏感的所述生物胺敏感层，不仅有利于增大所述有机场效应晶体管与生物胺的接触面积，还能有效提高检测的敏感度，实现优化检测效果、提高检测效率的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术提供的有机场效应晶体管的一实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100有机场效应晶体管3有机半导体层1衬底4生物胺敏感层21漏极5绝缘层22源极6栅极本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。由于生物胺分子中缺少发色基团，本身既无紫外吸收、又无荧光及电化学活性，使得各类生物胺的分离及测定非常困难。传统测定生物胺主要依靠生化类方法，例如酶生物传感器法、薄层色谱法、气相色谱法、离子色谱法、毛细管电泳法和高效液相色谱法等，其中，高效液相色谱法因为具有柱效高、分离效率高、分析速度快、灵敏度高、定量分析准确等优点，大部分学者将它作为分析食品中生物胺的主要方法，但是该法检测量小，一次仅能检测一个样品，成本高，总体效率低。为了解决上述问题，目前提出一种通过无机金属氧化物半导体气敏传感器来测定生物胺的方法，但是该方法具有工作温度高，需要加热器；对多数有机气体检测灵敏度低；检测范围窄等弊端。鉴于此，本专利技术提供一种生物胺气敏传感器，所述生物胺气敏传感器包括有机场效应晶体管和其他构件，图1为本专利技术提供的有机场效应晶体管的一实施例，由于本专利技术的主要专利技术点在于对有机场效应晶体管的改进，以下结合具体的附图主要对有机场效应晶体管进行说明。请参阅图1，在本实施例中，所述有机场效应晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机场效应晶体管，用于感测食品中的生物胺，其特征在于，所述有机场效应晶体管包括自下至上依次层叠设置的衬底、有机半导体层、生物胺敏感层、绝缘层以及栅极，所述衬底的上端还设有漏极和源极，所述有机半导体层覆盖在所述漏极和所述源极上、以及所述衬底上未被所述漏极和所述源极覆盖的区域；其中，所述生物胺敏感层对生物胺的敏感度被设置为大于所述有机半导体层对生物胺的敏感度。

【技术特征摘要】
1.一种有机场效应晶体管，用于感测食品中的生物胺，其特征在于，所述有机场效应晶体管包括自下至上依次层叠设置的衬底、有机半导体层、生物胺敏感层、绝缘层以及栅极，所述衬底的上端还设有漏极和源极，所述有机半导体层覆盖在所述漏极和所述源极上、以及所述衬底上未被所述漏极和所述源极覆盖的区域；其中，所述生物胺敏感层对生物胺的敏感度被设置为大于所述有机半导体层对生物胺的敏感度。2.如权利要求1所述的有机场效应晶体管，其特征在于，所述有机半导体层的材料为具有如下结构式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)所示结构的化合物中的任意一种：。3.如权利要求1所述的有机场效应晶体管，其特征在于，所述生物胺敏感层的材料为具有如下结构式(Ⅴ)、(Ⅵ)所示结构的化合物中的任意一种：其中，在结构式(Ⅴ)中：M＝Au或者M＝Co。4.如权利要求1所述的有机场效应晶体管，其特征在于，所述绝缘层的材料为水或者磷酸缓冲盐溶液。5.如权利要求1所述的有机场效应晶体管，其特征在于，所述衬底的材料为玻璃、硅片或者陶瓷；或者，所述源极、所述漏极和所述栅极的材料为铝或者金。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李捷，许东来，曾武，赵煦，李书艺，哈伍族，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42