[发明专利]超薄膜场效应晶体管传感器及其应用

权利要求书

1.一种有机场效应晶体管传感器，包括栅极层、绝缘层、有机传感层、源电极和漏电极；

所述晶体管的结构为如下结构a或b：

结构a：

所述绝缘层位于所述栅极层之上；

所述有机传感层位于所述绝缘层之上；

所述源电极和漏电极位于同一层，且均位于所述有机传感层之上；

结构b：

所述绝缘层位于所述栅极层之上；

所述源电极和漏电极位于所述绝缘层之上；

所述有机传感层覆盖所述源电极、漏电极及绝缘层上未被源电极和漏电极覆盖的区域；

构成所述有机传感层的材料为式I所示化合物；

式I

所述式I中，R₁和R₂相同或不同，均选自氢、取代或未取代的C1-C50的烷基、取代或未取代的C3-C50的环烷基、取代或未取代的C1-C50的烷氧基、取代或未取代的芳烷基中的至少一种；

其中，所述取代或未取代的芳烷基中，芳基部分的碳原子总数为6-50，烷基部分的碳原子总数为1-50；

Ar₁和Ar₂相同或不同，均选自取代或未取代的C6-C50的芳基、取代或未取代的C5-C50的杂芳基和取代或未取代的C5-C50的杂环基中的任意一种；

其中，所述杂芳基和杂环基中，杂原子选自IVA、VA和VIA族的元素中的至少一种，具体选自Si、N、O、S和Se中的至少一种；

所述R₁、R₂、Ar₁和Ar₂中，所述取代的C1-C50的烷基、取代的C3-C50的环烷基、取代的C1-C50的烷氧基、取代的芳烷基、取代的C6-C50的芳基、取代的C5-C50的杂芳基和取代的C5-C50的杂环基中，取代基均选自C1-C50的烷基、C3-C6的环烷基、C1-C50的链烯基、C2-C50的炔基、C6-C50的芳基、氨基、C1-C50的烷氧基、C6-C50的芳氧基、C5-C50的杂芳氧基、酰基、C2-C50的烷氧基羰基、C7-C50的芳氧基羰基、C2-C50的酰氧基、酰胺基、C2-C50的烷氧基羰基氨基、C7-C50的芳氧基羰基氨基基团、磺酰基氨基、氨磺酰基、氨基甲酰基、C1-C50的烷硫基、C6-C50的芳硫基、C5-C50的杂芳基硫基、磺酰基、亚磺酰基、脲基、磷酸酰胺基、羟基、巯基、卤素原子、氰基、磺基、亚磺基、羧基、硝基、异羟肟酸基团、肼基、亚氨基和甲硅烷基中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的晶体管传感器，其特征在于：所述式I为如下化合物中的任意一种：

3.根据权利要求1或2所述的晶体管传感器，其特征在于：

构成所述栅极、源极和漏极的材料均选自硅、金属单质、金属氧化物、合金和导电复合材料中的任意一种，具体为硅、金、银、铜、铝、镍、钛或氧化铟锡；

构成所述绝缘层的材料为无机氧化物、无机氮化物、电绝缘聚合物或硅烷类有机小分子，具体为SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、PS、PMMA、PVA、PVC、PTFE或十八烷基三氯硅烷。

4.根据权利要求1-3任一所述的晶体管传感器，其特征在于：所述栅极、源极和漏极的厚度均为5～300nm；

所述绝缘层的厚度为2～1000nm；

所述有机传感层的厚度为1-30nm。

5.一种制备权利要求1-4任一所述有机场效应晶体管传感器的方法，包括如下步骤：

1）在栅极层上制备绝缘层；

2）在所述绝缘层上制备有机传感层；

3）在所述有机传感层上制备源电极和漏电极，得到所述有机场效应晶体管传感器；

或者，

4）在所述步骤1）所得绝缘层上制备源电极和漏电极后制备有机传感层，使有机传感层覆盖源电极、漏电极及所述绝缘层上未被所述源电极和漏电极覆盖的区域，得到所述有机场效应晶体管传感器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：构成所述栅极层、绝缘层、有机传感层、源电极和漏电极的材料与权利要求3相同；

所述栅极层、绝缘层、有机传感层、源电极和漏电极的厚度与权利要求4相同。