[发明专利]包括陶瓷和离子凝胶的晶体管

说明书

本公开提供了一种用于检测环境空气中的气体的晶体管，所述晶体管包括多个电极，其中，一个电极为栅极电极；此外，至少一个电极被单独涂覆，其中，离子凝胶将所有电极彼此连接，所述离子凝胶是被基质固定化的离子液体。本文还提供了将如上限定的晶体管作为空气质量传感器的用途。本文还提供了一种用于制造晶体管的工艺，所述工艺包括：提供多个电极，其中，电极之一是栅极电极(110)；在所述多个电极中的至少一个上单独沉积陶瓷前体(130)；利用离子凝胶连接所述多个电极，所述离子凝胶是被基质固定化的离子液体(140)。本文还提供了由如上限定的工艺(100)生产的晶体管。

技术领域

本公开涉及一种用于检测环境空气中的气体的晶体管，所述晶体管包括多个电极，所述多个电极包括一个栅极电极。

背景技术

二氧化碳被用作用于测量室内空气质量的分析物。高CO₂值除了会降低注意力之外，还会导致头晕和头痛。因此，对于加热、通风和空调(HVAC)系统以及例如按需通风的智能控制，CO₂监测已成为一种有前途的技术。

在用于CO₂感测的几种技术中，最常用的是光学技术(例如，非分散红外传感器)、重量分析技术(例如，石英晶体微天平)、声学技术(例如，表面声波)和电化学技术。

在现有技术中，现有的电化学传感器或晶体管存在以下问题：

首先，就选择性、敏感性、稳定性而言，缺少能够满足气体传感器的开发最重要的关键性能指标(KPI)的传感器。特别是对于无机传感器，在大多数情况下，它们是非选择性的、敏感度低、能耗高，但读取容易。因此，很难拥有对单一分析物具有绝对选择性的化学气体传感器。几乎所有传感器都显示出至少对相对湿度(RH)的交叉敏感性，最有可能还对化学相似的气体、例如所有还原性或氧化性气体显示交叉敏感性。由此可见，在气体/蒸汽组成复杂的环境中，始终需要补偿由污染物引起的响应。目前为止，现有技术中的大多数方法都可以通过简单地按比例放大单输出传感器阵列中的传感器数量来确保对特定分析物的准确检测，这可导致能耗高、空间需求大，从而妨碍了移动应用，并导致高昂的成本，因为投资额几乎与传感器数量成线性比例。

对于有机传感器，通常使用非常稳定的共轭系统。但是，通常将官能团添加到共轭主链上，这最有可能导致性能下降。在混合传感器方面，可以通过材料组合来调节选择性和敏感性。然而，它们经常遇到稳定性问题，其中，稳定性由通常是有机组分的“最弱的链环”支配。

其次，高能耗仍然是一个问题。特别是，基于无机材料的薄膜传感器通常在250-500℃的温度下操作，即使加热器以脉冲模式操作，这也会导致高能耗。另外，利用现有技术的大多数传感器不可能进行连续测量，但是由于在接通/断开时出现功率峰值，因此在脉冲模式下的操作可能会限制装置的寿命。

第三，由于移动装置内部空间有限，因此必须避免每个分析物使用一个传感器的构思，因为即使微机电系统(MEMS)装置在缩小尺寸/小型化方面也存在局限性，而多变量传感构思是最先进的。

第四，气体传感器或晶体管的功能膜仅占传感器总成本的一小部分，这意味着专用集成电路(ASIC)是最重要的价格决定因素。最后，应避免使用复杂的读取方法。

鉴于上述情况，需要用于能够克服或至少改善上述一些问题的晶体管的材料或材料组合。

发明内容

在第一方面，提供了一种用于检测环境空气中的气体的晶体管。所述晶体管包括多个电极，其中，所述多个电极中的至少一个电极是栅极电极。此外，所述多个电极中的至少一个电极被单独涂覆陶瓷。离子凝胶将所有电极彼此连接，所述离子凝胶是被基质固定化的离子液体。

在第二方面，提供了将如上所述的晶体管作为空气质量传感器的用途。

在第三方面，提供了一种用于制造晶体管的工艺(100)，所述工艺包括：