[发明专利]有机薄膜晶体管型传感像素电路及微阵列芯片

说明书

本发明涉及传感技术领域，尤其涉及一种有机薄膜晶体管型传感像素电路及微阵列芯片。所述有机薄膜晶体管型传感像素电路包括像素单元，所述像素单元包括：衬底；同层设置的第一底栅电极和第二底栅电极；覆盖所述第一底栅电极和第二底栅电极的底栅绝缘层；同层设置的第一源极、公共电极、第二源极，且所述公共电极位于所述第一源极与所述第二源极之间；第一有机半导体层；第二有机半导体层；覆盖所述第一有机半导体层和第二有机半导体层的顶栅绝缘层，且所述顶栅绝缘层的电容值大于所述底栅绝缘层；同层设置于的第一顶栅电极和第二顶栅电极。本发明不仅便于调控有机薄膜晶体管的阈值电压，而且有利于提升传感微阵列中传感器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及传感技术领域，尤其涉及一种有机薄膜晶体管型传感像素电路及微阵列芯片。

背景技术

集成反应与检测功能，并发展小型化、低成本、操作方便且准确度高的电化学传感芯片，用以快速且高通量检测生物分子和化学成分，对加快分子生物学技术研究的发展以及推动智能化体外诊断的应用具有重要意义。在电化学传感芯片技术中，晶体管型传感芯片不仅具有阵列化制造优势以实现高通量检测，而且能实现传感位点的单独寻址控制以便于后续的信号处理，其结构更紧凑，与外围控制及读取电路兼容性强。针对此，国内外很多研究机构和企业通过CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)集成电路工艺设计与实现了各种微阵列芯片，将反应与检测功能进行了集成。然而，基于CMOS构建传感芯片的技术在标准工艺的限制下，存在着工作电压高、封装与集成难度大、电极表面不利于固定生物探针分子或离子敏感膜、检测灵敏度有限等问题，从而导致采用硅基CMOS工艺实现传感芯片不仅具有成本高、可定制性差等工艺方面的不足，而且具有工作电压难以降低和灵敏度难以优化提升等性能方面的缺点。

因此，如何发展新型的、更易加工的高性能微阵列传感芯片，以应用于智能化检测仪器的开发，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种有机薄膜晶体管型传感像素电路及微阵列芯片，用于解决现有的有机薄膜晶体管检测灵敏度较低的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种有机薄膜晶体管型传感像素电路，包括像素单元，所述像素单元包括：

衬底；

同层设置于所述衬底表面的第一底栅电极和第二底栅电极；

覆盖所述第一底栅电极和第二底栅电极的底栅绝缘层；

同层设置于所述底栅绝缘层表面的第一源极、公共电极、第二源极，且所述公共电极位于所述第一源极与所述第二源极之间；

覆盖所述第一源极、部分所述公共电极以及所述第一源极与所述公共电极之间的底栅绝缘层的第一有机半导体层；

覆盖所述第二源极、部分所述公共电极以及所述第二源极与所述公共电极之间的底栅绝缘层的第二有机半导体层；

覆盖所述第一有机半导体层和第二有机半导体层的顶栅绝缘层，且所述顶栅绝缘层的电容值大于所述底栅绝缘层的电容值；

同层设置于所述顶栅绝缘层表面的第一顶栅电极和第二顶栅电极，以形成电连接的开关晶体管和传感晶体管，所述开关晶体管包括所述第一底栅电极、所述第一源极、所述公共电极、所述第一有机半导体层和所述第一顶栅电极，所述传感晶体管包括所述第二底栅电极、所述第二源极、所述公共电极、所述第二有机半导体层和所述第二顶栅电极。

优选的，还包括：

位于所述像素单元外部的接触电极，所述接触电极与所述第一顶栅电极和所述第二顶栅电极同层设置；

覆盖所述顶栅绝缘层的封装层，所述封装层中具有暴露所述第二顶栅电极的第一通孔以及暴露所述接触电极的第二通孔；