[发明专利]有机场效应晶体管及其制备方法以及生物胺气敏传感器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及气体检测的技术领域，特别涉及利用有机半导体材料进行气体检测的技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。