[发明专利]用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，其特征在于，包括：

阵列基板；

在阵列基本表面通过半导体工艺制备的多个甲醛气体传感器，所述甲醛气体传感器为栅极敏感型传感器，并且多个甲醛气体传感器成周期性分布；

其中，所述栅极敏感型传感器包括以碳纳米管作为沟道的FET传感器，依次包括：

碳纳米管构成的沟道层；

位于沟道层上方的介电层；

位于沟道层两侧并分隔开的源极以及漏极，介电层位于源极与漏极之间；以及

位于源极与漏极之间并形成于介电层上方的敏感层，作为栅极，所述敏感层为连续分布的贵重金属敏感层，敏感层的厚度为1nm～10nm。

2.根据权利要求1所述的用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，其特征在于，所述介电层为氧化钇介电层，其厚度在6nm～12nm之间。

3.根据权利要求1所述的用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，其特征在于，所述沟道层的厚度为1nm～2nm。

4.根据权利要求1所述的用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，其特征在于，所述源极与漏极为Ti/Au电极，厚度为50nm～60nm。

5.根据权利要求1所述的用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，其特征在于，所述贵重金属敏感层为钯金共体敏感层，包括与介电层接触的钯薄膜层以及位于钯薄膜层上方的金薄膜层。

6.根据权利要求1所述的用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，其特征在于，所述栅极敏感型FET气体传感器阵列在工作时设置工作电压为10V，并且被设置成在室温25℃或者加热至150℃下检测感应痕量甲醛气体。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，其特征在于，所述周期型分布包括阵列式周期分布，即多个栅极敏感型传感器呈横排竖列式分布，并且将每个栅极敏感型传感器的栅极连接到一个公用的栅极PAD，形成信号传输层，用于传感信号的引出。

8.根据权利要求1～6中任意一项所述的用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，其特征在于，所述周期型分布包括将偶数N个栅极敏感型传感器形成一个组合，在十字交叉的四个方向依次直线排列；将每个方向的栅极敏感型传感器的栅极和漏极单独引出并沿直线排列在与栅极敏感型传感器排列的直线垂直的方向；每个方向上的栅极敏感型传感器的栅极共同引出，并延伸到栅极和漏极的引出方向的位置；多个所述的组合按照阵列式分布形成栅极敏感型FET气体传感器阵列。

9.一种如权利要求1所述的用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、清洗碳纳米管薄膜基片；

步骤2、在清洁后的碳纳米管薄膜基片上形成栅极敏感型FET气体传感器阵列中每个栅极敏感型传感器的源极与漏极，分别通过蒸镀工艺，在碳纳米管薄膜基片上制备一定厚度的Pd/Au源极与漏极；

步骤3、对碳纳米管薄膜基片进行刻蚀，在保留每个栅极敏感型传感器的碳纳米管作为沟道层的前提下，刻蚀去除多余的碳纳米管；

步骤4、在每个栅极敏感型传感器的碳纳米管沟道层上并且在源极与漏极之间的位置制备双层结构的氧化钇介电层；

步骤5、在漏极与源极之间，并且在氧化钇介电层上方制备连续分布的贵重金属敏感层，作为栅极；所述的贵重金属敏感层包括金属单质的Pd、Au及Cr中的一种，或者共体合金Pd/Au、Pd/Cr、Au/Cr、Pd/Au/Cr中的一种；

步骤6、将每个栅极敏感型传感器的栅极连接到一个公用的栅极PAD，形成信号传输层，用于传感信号的引出，至此制备得到用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列。

10.根据权利要求9所述的用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列的制备方法，其特征在于，所述氧化钇介电层的厚度控制在6nm～12nm，碳纳米管沟道层的厚度控制在1nm～2nm；贵重金属敏感层的厚度控制在1nm～10nm。