CN102082229A - 一种有机场效应管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机场效应管及其制备方法，所述有机场效应管包括位于电介质基板上的源极、漏极以及栅极，所述电介质基板上沉积有天然有机介质半导体层，所述电介质基板可以为铂、金、玻璃、铝、苯乙烯塑料中的一种，所述天然有机介质半导体层选自腺嘌呤、鸟嘌呤、咖啡因、靛蓝、阴丹士林黄G、阴丹士林橙RF、葡萄糖、乳糖、蔗糖、β-胡萝卜素中的一种或几种，通过先配制前体溶液，再将前体溶液沉积在铝门再置于基板上，最后在源电极和漏电极上蒸镀金属层，即可得到本发明的有机场效应管，具有良好的生物相容性以及生物可降解性，可在低电压下操作并具有高性能，适应范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子器件及其制备方法，更具体地，是一种有机场效应管及其制备方法。
背景技术
场效应管是电场效应控制电流大小的单极型半导体器件，在其输入端基本不取电流或电流极小，具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、制造工艺简单等特点，在大规模和超大规模集成电路中被广泛应用。然而，为了追求低成本，目前使用的场效应管的原材料大多包含塑料，由于场效应管的大批量、一次性的应用，从而导致塑料废物数量以惊人的速度增加，因此，最大限度地减少由于增加生产，消费和使用高分子材料以及电子电路而带来的负面影响，是实现环保目标和可持续性发展的一个关键因素。
目前，用于医疗诊断和监测的生物相容性电子电路和胶囊主要基于传统的硅技术，其生产过程污染严重，同时不可降解代谢，因此发展可生物降解，具生物相容性，可生物吸收，甚至代谢产物可吸收的有机电子产品具有巨大潜力。
发明内容
本发明目的在于提供一种生物相容性以及生物可降解性好的有机场效应管及其制备方法。
本发明是通过如下技术手段实现的：针对天然有机介质具有半导体功能且具有良好的生物相容性以及良好的生物可降解性能，通过在场效应管的电介质基板上沉积天然有机介质半导体层，提供一种生物兼容性好的有机场效应管，制备工艺简单，易于产业化。
本发明的有机场效应管，包括位于电介质基板上的源极、漏极以及栅极，所述电介质基板上沉积有天然有机材料的半导体层和绝缘层。
选择性地，本发明的有机场效应管中的电介质基板选自单不限于铂、金、玻璃、铝、苯乙烯塑料中的一种。
选择性地，本发明的有机场效应管中的天然有机介质半导体层选自但不限于腺嘌呤、鸟嘌呤、咖啡因、靛蓝、阴丹士林黄、阴丹士林橙、葡萄糖、乳糖、蔗糖、β-胡萝卜素中的一种或几种。
本发明的制备上述有机场效应管的方法，包括如下步骤：
(1)制备沉积液：将天然有机材料熔融或溶解于电导率为15～20MΩcm的去离子水中，制成沉积液；
(2)沉积：将上述沉积液旋涂沉积在电介质基板上，得到半导体层以及绝缘层；
(3)蒸镀电极：将上述电介质基板置于金属蒸发器中，通过在其上蒸镀金属以分别得到源电极、漏电极以及栅电极，制得有机场效应管。
优选地，本发明的制备有机场效应管的方法中旋涂沉积的转速为1000～5000转/分。
优选地，本发明的制备有机场效应管的方法中蒸镀的电极的厚度为20～200nm。
按照本发明制备有机场效应管，采用天然有机介质作为半导体层，所得有机场效应管具有重量轻和柔韧性好的优点，且具有良好的生物相容性以及生物可降解性，同时实现环保、低成本、大容量的目的，作为生物医学植入物具有重要的应用价值，同时也适用于智能卡、电子商标、存储器、传感器和有源矩阵显示器，是有机光电子器件和电路的关键元器件；制备工艺对环境友好，以天然材料和日常材料为原料，且工艺简单，易于实现产业化。
具体实施方式
以下描述本发明的优选实施方式，但并非用以限定本发明。
实施例1：
按照如下方法制备有机场效应管：
(1)制备沉积液：将D-(+)-葡萄糖和咖啡因溶解于电导率为18MΩcm的去离子水中，并在60℃的热顶板上搅拌60分钟，β-胡萝卜素储存在充满氮气的手套箱中，在惰性环境下溶于氯仿，制成沉积液，其中，D-(+)-葡萄糖的浓度为0.8-1g/ml，咖啡因的浓度为0.01-0.05g/ml，β-胡萝卜素的浓度为5～30mg/ml；
(2)沉积：将上述葡萄糖和咖啡因的薄膜通过2000转/分的转速旋涂沉积在100nm厚的铝门顶部，置于规格为1.5cm×1.5cm的玻璃基板上，于55℃下真空干燥过夜，再将β-胡萝卜素的氯仿溶液以2000转/分的速度在玻璃基板上旋转涂布60秒，得到沉积了半导体层以及绝缘层的电介质基板；
(3)蒸镀：将上述电介质基板置于金属蒸发器中，通过阴影遮罩在相应位置上蒸镀100nm厚的金层，分别制得源电极和漏电极，蒸镀100nm厚、1mm宽的铝层，得到栅电极，从而得到有机场效应管，经测量，葡萄糖和咖啡因电介质膜的电容为1.9nF/cm2。
实施例2：
(1)制备沉积液：将D-(+)-葡萄糖粉末在225℃的热盘子表面熔化，得到沉积液；
(2)沉积：将上述沉积液的液滴通过玻璃棒沉积在铝箔上并包裹规格为1.5cm×1.5cm的玻璃片，得到沉积了半导体层以及绝缘层的电介质基板，围绕在玻璃片上的铝箔可以帮助防止凝固的葡萄糖在冷却过程中开裂；
(3)蒸镀：先将上述电介质基板真空蒸镀50nm厚的玫红酸薄层以防止基板上的电极图案溶胀，再将上述电介质基板置于金属蒸发器中，蒸镀厚100nm、宽1mm的铝栅电极，且栅电极的电介质层是由三层厚75nm的鸟嘌呤以及厚400nm的腺嘌呤第四层构成，厚100nm的阴丹士林黄G为半导体层，其中腺嘌呤的蒸发速率为3nm/s，而鸟嘌呤和阴丹士林黄G的蒸发速率为0.1nm/s，厚100nm的铝源电极和漏电极在手套箱中蒸镀而成，得到有机场效应管，经测量，所得电介质膜的电容为5.6nf/cm2。
实践证明，本发明的有机场效应管采用天然有机介质层为半导体层，具有良好的生物相容性以及良好的生物可降解性，在堆肥条件下只需要大约3个月就能完全分解，成本低且加工工艺简单，易于操作，可实现大规模产业化。
Claims (6)
1.一种有机场效应管，包括位于电介质基板上的源极、漏极以及栅极，其特征在于，所述电介质基板上沉积有天然有机材料的半导体层和绝缘层。
2.根据权利要求1所述的有机场效应管，其特征在于，所述电介质基板选自铂、金、玻璃、铝、苯乙烯塑料中的一种。
3.根据权利要求1所述的有机场效应管，其特征在于，所述天然有机材料选自腺嘌呤、鸟嘌呤、咖啡因、靛蓝、阴丹士林黄、阴丹士林橙、葡萄糖、乳糖、蔗糖、β-胡萝卜素中的一种或几种。
4.一种制备权利要求1所述的有机场效应管的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备沉积液：将天然有机材料熔融或溶解于电导率为15～20MΩcm的去离子水中，制成沉积液；
(2)沉积：将上述沉积液旋涂沉积在电介质基板上，得到半导体层以及绝缘层；
(3)蒸镀电极：将上述电介质基板置于金属蒸发器中，通过在其上蒸镀金属以分别得到源电极、漏电极以及栅电极，制得有机场效应管。
5.根据权利要求4所述的制备有机场效应管的方法，其特征在于，所述旋涂沉积的转速为1000～5000转/分。
6.根据权利要求4所述的制备有机场效应管的方法，其特征在于，所述电极的厚度为20～200nm。
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| CN (1) | CN102082229A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108225621A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-29 | 电子科技大学 | 一种基于有机场效应管压力传感器及其制备方法 |
| CN110323335A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-11 | 杭州唯铂莱生物科技有限公司 | 一种天然蓝色素在有机半导体器件中的应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1797807A (zh) * | 2003-12-26 | 2006-07-05 | 株式会社半导体能源研究所 | 有机半导体器件和其制造方法 |
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2010
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