《基於二維有機無機納米複合薄膜的OTFT陣列技術研究》是依託電子科技大學,由太惠玲擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於二維有機無機納米複合薄膜的OTFT陣列技術研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：太惠玲
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在經歷了工業革命帶來的煤煙型污染和光化學煙霧型污染後，現代人正進入以室內空氣污染為標誌的第三個污染時期。目前對室內環境空氣污染物的各種檢測方法存在著成本高、檢測操作複雜及不適合實時監測套用等缺點。本項目基於MEMS技術，針對室內空氣中甲醛等典型揮發性有機污染物的檢測，研製一種基於二維有機/無機納米複合薄膜的有機薄膜電晶體（OTFT）氣體感測器集成陣列，根據OTFT感測器的多參數回響（源漏電流I、場遷移率μ和閾值電壓VT等）與氣敏特性相關的基本原理，構建OTFT感測器集成陣列的多參數多維矩陣回響模式；通過人工神經網路模式識別技術的研究，得到OTFT感測器特性參數與被測氣體間的內在聯繫機制，從而提高OTFT單元器件的選擇性和穩定性。這種將有機/無機納米複合材料與MEMS技術相結合的結構設計與檢測方法，具有靈敏度高、易集成、便於攜帶等特點，同時為室內空氣污染檢測技術提供了新的思路。
結題摘要
根據項目主要研究內容，本項目完成情況概述如下：(1) 設計並製備了底柵底接觸型有機薄膜場效應管（OTFT）氣體感測器，絕緣層厚度為195nm、器件溝道寬長比為160。在此基礎上，初步設計並構建了OTFT氣體感測器陣列。(2) 採用氣噴工藝在OTFT器件上製備了聚（三-己基噻吩）（P3HT）—氧化鋅（ZnO）納米顆粒複合薄膜，系統研究了氣噴量和ZnO納米顆粒含量對複合薄膜形貌、電學和氣敏性能的影響作用，最佳化了複合膜工藝參數；室溫條件下實現了對0-150ppm甲醛（HCHO）氣體的快速、可逆檢測，與單一P3HT膜OTFT感測器相比，複合薄膜的三維網狀結構極大地提高了感測器的靈敏度和回響—恢復特性；基於半導體基本原理建立了P-N異質結模型，並研究了複合薄膜與OTFT源漏電極/絕緣層之間的界面效應，結合OTFT感測器的多參數回響完成了甲醛氣敏機理研究。(3) 將氣噴與真空蒸發工藝相結合，完成了以多壁碳納米管（MWCNT）/六噻吩（α-6T）雙層敏感膜為有源層的OTFT氣體感測器製備與特性研究，實現了對痕量二氧化氮（NO2，0-1ppm）氣體的多參數回響；研究發現在測試氣體環境中柵極電流IGS與源/漏電流IDS表現出極其相似的變化趨勢，因此IGS可作為新的OTFT氣敏性能表征參數。初步探索了十六氟鈦箐銅（F16CuPc）/鈦箐銅（CuPc）雙層異質結OTFT感測器的電學與NO2氣敏特性。(4) 設計並製備了OTFT感測器陣列測試系統；分別以a-6T、並五苯單層膜及MWCNT/a-6T、MWCNT/並五苯雙層膜為有源層構建了OTFT氣體感測器陣列，初步測試並實現了OTFT陣列對NO2氣體的多參數回響特性。 項目基本完成了研究目標：獲得了有機/無機複合（或雙層）薄膜OTFT氣體感測器及其陣列原型樣品；發表論文21篇，其中SCI論文16篇；申請發明專利4項，授權1項；獲得省部級獎勵1項；參加國際學術會議並做分會特邀報告3次；培養博士研究生1名，碩士研究生2名。
