基于有机场效应管结构的极性分子气体传感器及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于有机场效应管结构的极性分子气体传感器及制备方法，其第二有机场效应管体键合固定在第一有机场效应管体的上方，第一有机场效应管体与第二有机场效应管体间设置有单晶线体，且在键合固定后的第一有机场效应管体与第二有机场效应管体间形成检测腔体；第一有机场效应管体内包括用于极性分子气体进入检测腔体的第一气孔，第二有机场效应管体内包括用于极性分子气体进入检测腔体的第二气孔，所述第一气孔、第二气孔均与检测腔体相连通。本发明专利技术结构紧凑，与CMOS工艺兼容，迁移率高，提高响应时间及恢复时间，信号强度高，提高测量精度，使用方便，安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，其第二有机场效应管体键合固定在第一有机场效应管体的上方，第一有机场效应管体与第二有机场效应管体间设置有单晶线体，且在键合固定后的第一有机场效应管体与第二有机场效应管体间形成检测腔体；第一有机场效应管体内包括用于极性分子气体进入检测腔体的第一气孔，第二有机场效应管体内包括用于极性分子气体进入检测腔体的第二气孔，所述第一气孔、第二气孔均与检测腔体相连通。本专利技术结构紧凑，与CMOS工艺兼容，迁移率高，提高响应时间及恢复时间，信号强度高，提高测量精度，使用方便，安全可靠。【专利说明】
本专利技术涉及一种极性分子气体传感器及制备方法，尤其是一种，属于半导体气体传感器的
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技术介绍
302402等极性分子气体是重要的大气污染源，对人类正常的生活产生了极为不利的影响；因此，对极性分子气体的监控势在必行。目前，市面上所应用的极性分子气体传感器多采用化学吸附测量的方式，由于化学反应中存在化学平衡，无论是气体的吸附和脱附都不彻底，不仅给测量结果带来了偏差，而且未能脱附的气体将使器件性能发生不可逆转的改变，从而严重影响了传感器的使用寿命；而且现有的传感器还存在反应时间、恢复时间过长的问题，难以实现对极性分子的气体浓度的实时测量。目前，有机物场效应管(OFET)相关技术日臻完善，常用的有机物半导体一般由栅极、源极、漏极、有机物薄膜构成，导电沟道位于有机物薄膜上，其固有特性有利于对气体浓度的测量。但目前广泛使用的薄膜型有机物场效应管的有机薄膜中存在大量的晶格无序和晶界缺陷，使有机物半导体的本征特性不能表现出来，导致迁移率较低、传感器的阈值电压过大、响应信号过于微弱、响应时间和恢复时间过长等一系列问题。在众多的有机物半导体材料中，金属肽箐化合物不仅具有较高的迁移率，而且在复杂气体条件下可以保持稳定的化学特性，但高能粒子束会损坏有机晶体的晶格，使半导体材料丧失其电学特性。另外，光照也会对有机物单晶材料的电学特性产生可逆的影响。为解决上述存在的问题，许多研究机构采用有机物单晶材料作为导电层，与传统的薄膜有机物场效应管相比，单晶材料的缺陷和晶界减少了两个数量级，从而大大提高了有机物场效应管的电学特性。由于是使用有机物单晶材料气体电介质的有机物场效应管对气体吸附是一个物理过程，反应彻底无残留，有利于延长期间使用寿命，同时可以有效缩短响应时间和恢复时间。但是在用于对极性气体分子检测时，仍然存在检测精度低，与COMS工艺不够兼容，工艺复杂，难以满足生产使用的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于有机场效应管结构的极性气体分子气体传感器及制备方法，其结构紧凑，与CMOS工艺兼容，迁移率高，提高响应时间及恢复时间，信号强度高，提高测量精度，使用方便，安全可靠。按照本专利技术提供的技术方案，所述基于有机场效应管结构的极性分子气体传感器，包括第一有机场效应管体及第二有机场效应管体；第一有机场效应管体包括第一有机场效应管漏电极与第一场效应管源电极，第二有机场效应管体包括第二有机场效应管漏电极及第二有机场效应管源电极；所述第二有机场效应管体键合固定在第一有机场效应管体的上方，第一有机场效应管体与第二有机场效应管体间设置有单晶线体，且在键合固定后的第一有机场效应管体与第二有机场效应管体间形成检测腔体；单晶线体横跨所述检测腔体，单晶线体的两端连接第一有机场效应管漏电极与第一有机场效应管源电极，以充当第一场效应管漏电极与第一场效应管源电极间的导电沟道，且单晶线体的两端同时连接第二有机场效应管漏电极与第二有机场效应管源电极，以充当第二场效应管漏电极与第二场效应管源电极间的导电沟道；第一有机场效应管体内包括用于极性分子气体进入检测腔体的第一气孔，第二有机场效应管体内包括用于极性分子气体进入检测腔体的第二气孔，所述第一气孔、第二气孔均与检测腔体相连通。所述第一有机场效应管体包括第一衬底，第一场效应管漏电极包括第一漏极连接导体、第一场效应管源电极包括第一源极连接导体，第一漏极连接导体、第一源极连接导体贯穿设置在第一衬底内，且第一漏极连接导体、第一源极连接导体与第一衬底间绝缘隔离；第一衬底还设置有第一栅极连接导体，第一栅极连接导体位于第一漏极连接导体与第一源极连接导体间；第一衬底的上方设有第一栅电极层，第一栅电极层的上方设置第一支撑层，第一支撑层上设有第一场效应管第一电极材料层与第一场效应管第二电极材料层，第一场效应管第一电极材料层上设有第一功函数调制层，第一场效应管第二电极材料层上设有第二功函数调制层；单晶线体的两端支撑在第一功函数调制层及第二功函数调制层上，第一场效应管第一电极材料层与第一场效应管第二电极材料层间设置贯通第一支撑层的第一腔体，第一气孔贯通第一衬底，且第一气孔与第一腔体相连通；第一漏极连接导体与第一场效应管第一电极材料层电连接，第一源极连接导体与第一场效应管第二电极材料层电连接，第一栅极连接导体与第一栅电极层欧姆接触。所述第一栅电极层与第一衬底间设置有第一互连导体层，所述第一互连导体层与第一漏极连接导体、第一源极连接导体相互绝缘，第一栅极连接导体与第一互连导体层电连接，且第一栅极连接导体通过第一互连导体层与第一栅电极层欧姆接触。所述第一场效应管漏电极还包括第二漏极连接导体、第三漏极连接导体及第四漏极连接导体，第二漏极连接导体贯通设置在第一互连导体层内，第三漏极连接导体贯通设置在第一栅电极层内，第四漏极连接导体贯通设置在第一支撑层内；第一漏极连接导体通过第二漏极连接导体、第三漏极连接导体及第四漏极连接导体与第一场效应管第一电极材料层电连接，第一场效应管漏电极与第一互连导体层、第一栅电极层相互绝缘隔离； 第一场效应管源电极还包括第二源极连接导体、第三源极连接导体及第四源极连接导体，第二源极连接导体贯通设置在第一互连导体层内，第三源极连接导体贯通设置在第一栅电极层内，第四漏极连接导体贯通设置在第一支撑层内，第一源极连接导体通过第二源极连接导体、第三源极连接导体及第四源极连接导体与第一场效应管第二电极材料层电连接，第一场效应管源电极与第一互连导体层、第一栅电极层相互绝缘隔离。所述第一支撑层上设有第一键合环，第一键合环位于第一场效应管第一电极材料层与第一场效应管第二电极材料层的外圈；第二场效应管体上设置有第二键合环，第二场效应管体通过第二键合环与第一键合环键合固定后设置在第一场效应管体的上方。所述第二键合环设置在第二场效应管体的第二支撑层上，第二键合环的内圈设置有第二场效应管第一电极材料层及第二场效应管第二电极材料层,第二场效应管第一电极材料层通过第三功函数调制层与单晶线体相接触，第二场效应管第二电极材料层通过第四功函数调制层与单晶线体相接触；第二场效应管第一电极材料层与第二场效应管第二电极材料层间设有贯通第二支撑层的第二腔体，第二腔体与第一腔体相连通后形成检测腔体；第二支撑层上设有第二栅电极层，第二栅电极层上设有第二衬底；第二场效应管漏电极包括第五漏极连接导体，第二场效应管源电极包括第五源极连接导体，第五漏极连接导体与第五源极连接导体均贯通设置在第二衬底内，第二衬底内还设置有第二栅极连接导体，所述第二栅极连接导体与第二栅电极层欧姆接触，第五漏极连接导体与第二场效应管第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，欧文，明安杰，张文博，张乐，任耀辉，
申请(专利权)人：江苏物联网研究发展中心，
类型：发明
国别省市：