一种有机电化学晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机电化学晶体管及其制备方法，导电聚合物纳米线阵列分布在基底上，金材料电极作为有机电化学晶体管的源极与漏极设置在基底上、位于导电聚合物纳米线阵列的两端，储液槽设置在基底上，导电聚合物纳米线阵列置于由储液槽围成的空间内，在储液槽内注入电解液，金材料电极与电解液绝缘连接，参比电极作为有机电化学晶体管的栅极插入电解液中；由本方案制得的PEDOT:PSS纳米线阵列有机电化学晶体管可直接用于电学测试，具有良好电学性能，与传统的薄膜型导电聚合物有机电化学晶体管相比，本有机电化学晶体管的跨导、μC*、响应速度、稳定性等性能均处于优势地位；且本制备方法操作简单，成本低廉，具有大规模应用的潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种有机电化学晶体管及其制备方法
本专利技术涉及微电子器件
，尤其涉及的是一种有机电化学晶体管及其制备方法。
技术介绍
有机电化学晶体管是一种耦合了离子传输与电子传输的电学器件，其主要是利用导电聚合物导电性随电势变化的特性来实现对源漏之间电流的调控。这种器件具有高开关比，高信号放大性能，能够将微小的生物信号放大。因此，有机电化学晶体管在微电子器件、生物传感器等领域受到广泛的关注。而目前的导电聚合物薄膜有机电化学晶体管，存在着跨导低、循环稳定性差、材料利用率低的缺点，影响着这类器件的进一步发展，限制了其大规模应用。通过液桥诱导制备的一维的导电聚合物阵列具有高比表面积、高活性材料利用率、良好的分子取向、可控的阵列尺寸等优势，在微电子器件领域有着广阔的应用前景，可以将其应用在有机电化学晶体管上，以解决现有有机电化学晶体管存在的缺点。但是，如何用一维导电聚合物阵列应用在有机电化学晶体管上是一个亟待解决的问题。因此，现有的技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有机电化学晶体管及其制备方法，旨在解决现有的有机电化学晶体管存在着跨导低、循环稳定性差的问题。本专利技术的技术方案如下：一种有机电化学晶体管，其中，包括金材料电极、基底、导电聚合物纳米线阵列、储液槽和参比电极，所述导电聚合物纳米线阵列分布在基底上，金材料电极作为有机电化学晶体管的源极与漏极设置在基底上、位于导电聚合物纳米线阵列的两端，储液槽设置在基底上，导电聚合物纳米线阵列置于由储液槽围成的空间内，在储液槽内注入电解液，金材料电极与电解液绝缘连接，参比电极作为有机电化学晶体管的栅极插入电解液中。所述的有机电化学晶体管，其中，在基底和金材料电极之间还设置有铬材料层。所述的有机电化学晶体管，其中，所述导电聚合物纳米线阵列中纳米线的宽度为0.5微米-4微米，纳米线长度与有机电化学晶体管的沟道长度一致。所述的有机电化学晶体管，其中，在金材料电极表面覆盖聚酰亚胺胶带或指甲油，以使金材料电极与电解液绝缘连接。所述的有机电化学晶体管，其中，所述储液槽由多块聚二甲基硅氧烷板围成。所述的有机电化学晶体管，其中，所述电解液为NaCl溶液或盐酸溶液或磷酸溶液，溶液浓度为0.01%-5%。所述的有机电化学晶体管，其中，所述作为有机电化学晶体管的栅极的参比电极为Ag/AgCl参比电极或直接蒸镀的金材料电极或改性的金材料电极。一种如上述任一所述的有机电化学晶体管的制备方法，其中，具体包括以下步骤：S1：在基底表面制备导电聚合物纳米线阵列；S2：用掩膜版在导电聚合物纳米线阵列的两端蒸镀金材料电极；S3：使用聚酰亚胺胶带或指甲油覆盖金材料电极，使其避免与电解液直接接触，只露出沟道内的导电聚合物纳米线阵列；S4：采用聚二甲基硅氧烷板在基底表面制备储液槽，导电聚合物纳米线阵列置于由储液槽围起的空间内；S5：将电解液加入储液槽，参比电极作为有机电化学晶体管的栅极插入电解液中，制得完整的有机电化学晶体管。所述的有机电化学晶体管的制备方法，其中，所述S1中，具体包括以下步骤：s11：制得硅柱模板：使用全氟辛基三氯硅烷对硅柱模板进行修饰，使硅柱模板的表面的和侧壁产生浸润性差异；s12：配置分散液；s13：将所述分散液滴于修饰处理后的硅柱模板上，将所述滴有分散液的硅柱模板与所述基底压紧，将压紧后的基底和硅柱模板转入烘箱内烘干；s14：将经过烘干处理后的基底与硅柱模板拆开，将表面覆盖有导电聚合物纳米线阵列的基底进行退火，得到表面覆盖有导电聚合物纳米线阵列的基底。所述的有机电化学晶体管的制备方法，其中，所述s12中，所述分散液为PEDOT:PSS分散液或聚苯胺分散液或聚吡咯分散液。本专利技术的有益效果：本专利技术通过提供一种有机电化学晶体管及其制备方法，由本方案制得的PEDOT:PSS纳米线阵列有机电化学晶体管可直接用于电学测试，具有良好电学性能，与传统的薄膜型导电聚合物有机电化学晶体管相比，本有机电化学晶体管的跨导、μC*、响应速度、稳定性等性能均处于优势地位；且本制备方法操作简单，成本低廉，具有大规模应用的潜力。附图说明图1是本专利技术中有机电化学晶体管的制备方法的步骤流程图。图2是本专利技术中有机电化学晶体管的制备方法的流程示意图。图3是本专利技术中表面疏水，侧壁超疏水的硅柱模板的示意图。图4是本专利技术中覆盖有PEDOT:PSS纳米线阵列的二氧化硅基底的示意图。图5是本专利技术中设置有PEDOT:PSS纳米线阵列和金材料电极的二氧化硅基底的示意图。图6是本专利技术中有机电化学晶体管器件的示意图。图7a是本专利技术中有机电化学晶体管的跨导示意图。图7b是本专利技术中有机电化学晶体管的μC*示意图。图7c是本专利技术中有机电化学晶体管经过500秒循环后的性能示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机电化学晶体管，其特征在于，包括金材料电极、基底、导电聚合物纳米线阵列、储液槽和参比电极，所述导电聚合物纳米线阵列分布在基底上，金材料电极作为有机电化学晶体管的源极与漏极设置在基底上、位于导电聚合物纳米线阵列的两端，储液槽设置在基底上，导电聚合物纳米线阵列置于由储液槽围成的空间内，在储液槽内注入电解液，金材料电极与电解液绝缘连接，参比电极作为有机电化学晶体管的栅极插入电解液中。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机电化学晶体管，其特征在于，包括金材料电极、基底、导电聚合物纳米线阵列、储液槽和参比电极，所述导电聚合物纳米线阵列分布在基底上，金材料电极作为有机电化学晶体管的源极与漏极设置在基底上、位于导电聚合物纳米线阵列的两端，储液槽设置在基底上，导电聚合物纳米线阵列置于由储液槽围成的空间内，在储液槽内注入电解液，金材料电极与电解液绝缘连接，参比电极作为有机电化学晶体管的栅极插入电解液中。


2.根据权利要求1所述的有机电化学晶体管，其特征在于，在基底和金材料电极之间还设置有铬材料层。


3.根据权利要求1所述的有机电化学晶体管，其特征在于，所述导电聚合物纳米线阵列中纳米线的宽度为0.5微米-4微米，纳米线长度与有机电化学晶体管的沟道长度一致。


4.根据权利要求1所述的有机电化学晶体管，其特征在于，在金材料电极表面覆盖聚酰亚胺胶带或指甲油，以使金材料电极与电解液绝缘连接。


5.根据权利要求1所述的有机电化学晶体管，其特征在于，所述储液槽由多块聚二甲基硅氧烷板围成。


6.根据权利要求1所述的有机电化学晶体管，其特征在于，所述电解液为NaCl溶液或盐酸溶液或磷酸溶液，溶液浓度为0.01%-5%。


7.根据权利要求1所述的有机电化学晶体管，其特征在于，所述作为有机电化学晶体管的栅极的参比电极为Ag/AgCl参比电极或直接蒸镀的金材料电极或改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王魁，吴雨辰，江雷，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44