CN109326724A - 一种基于有机场效应管的光敏传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于有机场效应晶体管的光敏传感器及其制备方法，该制备方法，包括：对衬底进行清洗和干燥处理；采用金属纳米线，在清洗和干燥处理后的所述衬底的表面制备栅电极；将有机介电材料按比例进行超声配比，然后用配比后的溶液，在所述栅电极上面制备介电层；将有机半导体材料与叶绿素按比例进行超声混合，然后用混合后的溶液，在介电层上制备半导体层；采用金属纳米线，在所述半导体层上制备源电极和漏电极；采用虫胶，在所述源电极和漏电极上面制备封装层。本发明通过采用有机半导体材料与叶绿素的混合材料制备光敏传感器的半导体层，使得制备的光敏传感器相比传统的光敏传感器，具有高响应度和高稳定性的特点。

Description

一种基于有机场效应管的光敏传感器及其制备方法

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种基于有机场效应管的光敏传感器及其制备方法。

背景技术

传感器的应用领域十分宽广，可以说从太空到海洋，从各种复杂的工程系统到人们日常生活的衣食住行，都离不开各种各样的传感器，传感技术对国民经济的发展日益起着巨大的作用。而有机场效应晶体管光敏传感器相比于传统光敏电阻式器件，由于具有响应度高、室温工作、易于集成以及独立的多参数来提高选择性等优点，加上有机材料本身所具备的由于质轻、价廉、具有柔性、制备方法简单、种类多、性能可通过分子设计进行调整等优势，在光敏传感器领域一直倍受人们关注。然而，随着材料和制作工艺成本的增长，加上人们对环保电子材料的渴望，促使人们研发低成本、制备方法简单、种类多、环境友好的有机电子材料。

以场效应管为基础构成的光敏传感器成为传感器领域的一个研究热点，将其应用于紫外光强和红外光强检测已有广泛报道。而生物材料本身所具备的来源广泛、环境友好、具有柔性、制备方法简单、种类多、性能可通过分子设计进行调整等优势，在光敏传感器领域一直倍受人们关注。

叶绿素为镁卟啉化合物，属于含脂的色素家族，是植物进行光合作用的主要色素，位于类囊体膜。当叶绿素分子位于叶绿体膜上时，由于叶绿素与膜蛋白的相互作用，会使光吸收的特性进而改变。叶绿素能吸收大部分的红光和紫光，包括叶绿素a、b、c、d、f以及原叶绿素和细菌叶绿素等。叶绿素的可见光波段的吸收光谱，在蓝光和红光处各有一处显著的吸收峰，其吸收峰的位置和消光值的大小随叶绿素种类不同而有所不同。叶绿素a最大的吸收光的波长在420-663nm，叶绿素b的最大吸收波长范围在460-645nm。同时，将叶绿素材料与有机半导体材料按一定比例掺杂使用作为半导体层后，将引起半导体材料迁移率和结构的变化，从而其电学与物理性质发生较大变化，更容易感应外界的光信号，实现器件对光信号的高灵敏高稳定性探测。

发明内容

本发明的目的在于：针对传统的场效应管光敏传感器稳定性差，响应度低的问题，提供一种基于有机场效应管的光敏传感器及其制备方法，采用生物材料制备光敏传感器，不仅工艺简单，生产成本低，且该光敏传感器具有高响应度、高稳定性和高寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1、对衬底进行清洗和干燥处理；

S2、采用金属纳米线，在清洗和干燥处理后的所述衬底的表面制备栅电极；

S3、将有机介电材料按比例进行超声配比，然后用配比后的溶液，在所述栅电极上面制备介电层；

S4、将有机半导体材料与叶绿素按比例进行超声混合，然后用混合后的溶液，在所述介电层上制备半导体层；

S5、采用金属纳米线，在所述半导体层上制备源电极和漏电极；

S6、在所述源电极和漏电极上面制备封装层。

进一步地，步骤S3中的所述介电层和步骤S4中的所述有机半导体层，均通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法制备。

进一步地，步骤S2中的栅电极，以及步骤S5中的源电极和漏电极，均通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法制备。

进一步地，步骤S2和S5中，所述金属纳米线为铜纳米线、银纳米线、金纳米线、铝纳米线、镍纳米线和铟纳米线中的一种。

进一步地，步骤S3中，所述有机介电材料为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺和聚乙烯中的一种或多种的组合。

进一步地，步骤S4中，所述有机半导体材料为聚3-己基噻吩、Tips-并五苯、含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物和PBTTT中的一种。

进一步地，步骤S4中，所述叶绿素为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、叶绿素d、叶绿素f、原叶绿素和细菌叶绿素中的一种。

进一步地，步骤S6中，在所述源电极和漏电极上面制备封装层的过程具体为：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

一种基于有机场效应管的光敏传感器，包括：从下到上依次设置的衬底、栅电极、介电层、半导体层、互不接触的源电极和漏电极、以及封装层；

所述半导体层为，如权利要求1-8任一项所述的基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法的步骤S4中，将有机半导体材料与叶绿素按比例进行超声混合，然后用混合后的溶液，在所述介电层上制得。

优选地，所述介电层厚度为200～500nm；所述有机半导体层的厚度为50～120nm；所述封装层，厚度为200～300nm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过采用有机半导体材料与叶绿素的混合材料制备光敏传感器的半导体层，从而使得制备的光敏传感器为有机场效应管的光敏传感器，相比传统的光敏传感器，具有高响应度和高稳定性的特点；

2、本发明中，叶绿素作为一种天然的生物材料，具有含量丰富，提取工艺简单，跟人体无抵触排异现象等优点，杜绝了氯苯、甲苯、氯仿及苯甲醚等有毒试剂的使用；

3、本发明中，由于叶绿素的可见光波段吸收光谱在蓝光和红光处各有一处显著的吸收峰，其吸收峰的位置和消光值的大小随叶绿素种类不同，因此可以根据需求制作不同光波段的光敏传感器，从而实现对可见光波段的探测；

4、本发明中，通过将叶绿素与有机半导体材料进行合适比例混合，对有机半导体材料进行分子调控，将引起半导体材料迁移率和结构的变化，从而其电学与物理性质发生较大变化，更容易感应外界的光信号，实现光敏传感器对光信号的高灵敏高稳定性探测；

5、本发明中，由于叶绿素分子易受到酸、碱、氧等环境氛围的影响而发生降解，因此在与有机半导体材料的混合使用中，能受到有机半导体材料结构上的保护，避免酸、碱、氧等因素，从而提高光敏传感器的使用寿命；

6、本发明中，整个有机场效应晶体管的光敏传感器，由于包含生物材料，使其将具备应用于柔性、微型、仿生、生物电子以及一次性人体电子器件中的巨大潜力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的光敏传感器的制备方法的流程图。

图2是本发明的光敏传感器结构示意图。

图3a是传统的光敏传感器的响应时间电流曲线。

图3b是采用叶绿素b的光敏传感器的响应时间电流曲线。

图3c是采用叶绿素c的光敏传感器的响应时间电流曲线。

附图标记：1-衬底，2-栅电极，3-介电层，4-半导体层，5-源电极，6-漏电极，7-封装层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法,如图1所示，包括以下步骤：

S1、对衬底1进行清洗和干燥处理；

S2、采用金属纳米线，在清洗和干燥处理后的所述衬底1的表面制备栅电极2；

S3、将有机介电材料按比例进行超声配比，然后用配比后的溶液，在所述栅电极2上面制备介电层3；

S4、将有机半导体材料与叶绿素按比例进行超声混合，然后用混合后的溶液，在所述介电层3上制备半导体层4；

S5、采用金属纳米线，在所述半导体层4上制备源电极5和漏电极6；

S6、在所述源电极5和漏电极6上面制备封装层7。

进一步地，步骤S3中的所述介电层3和步骤S4中的所述有机半导体层4，均通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法制备。

进一步地，步骤S2中的栅电极2，以及步骤S5中的源电极5和漏电极6，均通过真空热蒸镀、进一步地，步骤S2和S5中，所述金属纳米线为铜纳米线、银纳米线、金纳米线、铝纳米线、镍纳米线和铟纳米线中的一种。

进一步地，步骤S3中，所述有机介电材料为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺和聚乙烯中的一种或多种的组合。

进一步地，步骤S4中，所述有机半导体材料为聚3-己基噻吩、Tips-并五苯、含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物和PBTTT中的一种。

进一步地，步骤S4中，所述叶绿素为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、叶绿素d、叶绿素f、原叶绿素和细菌叶绿素中的一种。

进一步地，步骤S6中，在所述源电极5和漏电极6上面制备封装层7的过程具体为：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

一种基于有机场效应管的光敏传感器，如图2所示，包括：从下到上依次设置的衬底、栅电极、介电层、半导体层、互不接触的源电极和漏电极、以及封装层；

所述半导体层为，如上述的基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法的步骤S4中，将有机半导体材料与叶绿素按比例进行超声混合，然后用混合后的溶液，在所述介电层上制得。

优选地，所述介电层3厚度为200～500nm；所述有机半导体层4的厚度为50～120nm；所述封装层7，厚度为200～300nm。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供的一种基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法，包括：

步骤1、利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，在清洗后用氮气吹干；

步骤2、采用银纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在清洗和吹干后的所述衬底1的表面制备栅电极2；

步骤3、将聚苯乙烯(PS)按一定浓度进行超声配比，然后用配比后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述栅电极2上面制备厚度为500nm的介电层3；

步骤4、将3-己基噻吩(P3HT)与叶绿素a按叶绿素a含量10％的配比进行超声混合，然后用混合后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述介电层3上制备厚度为50nm的半导体层4；

步骤5、采用银纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在所述半导体层4上制备源电极5和漏电极6；

步骤6、采用虫胶，在所述源电极5和漏电极6上面制备厚度为300nm的封装层7；具体地：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

实施例2

本实施例提供的一种基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法，包括：

步骤1、利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，在清洗后用氮气吹干；

步骤2、采用金纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在清洗和吹干后的所述衬底1的表面制备栅电极2；

步骤3、将聚甲基丙烯酸甲酯按一定浓度进行超声配比，然后用配比后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述栅电极2上面制备厚度为300nm的介电层3；

步骤4、将Tips-并五苯(Tips-pentacene)与叶绿素b按叶绿素b含量10％的配比进行超声混合，然后用混合后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述介电层3上制备厚度为70nm的半导体层4；

步骤5、采用金纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在所述半导体层4上制备源电极5和漏电极6；

步骤6、采用虫胶，在所述源电极5和漏电极6上面制备厚度为200nm的封装层7；具体地：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

实施例3

本实施例提供的一种基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法，包括：

步骤1、利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，在清洗后

用氮气吹干；

步骤2、采用铟纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在清洗和吹干后的所述衬底1的表面制备栅电极2；

步骤3、将聚乙烯醇按一定浓度进行超声配比，然后用配比后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述栅电极2上面制备厚度为300nm的介电层3；

步骤4、将含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物与叶绿素c按叶绿素c含量10％的配比进行超声混合，然后用混合后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述介电层3上制备厚度为60nm的半导体层4；

步骤5、采用铟纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在所述半导体层4上制备源电极5和漏电极6；

步骤6、采用虫胶，在所述源电极5和漏电极6上面制备厚度为250nm的封装层7；具体地：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

实施例4

本实施例提供的一种基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法，包括：

步骤1、利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，在清洗后用氮气吹干；

步骤2、采用钨纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在清洗和吹干后的所述衬底1的表面制备栅电极2；

步骤3、将聚酰亚胺按一定浓度进行超声配比，然后用配比后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述栅电极2上面制备厚度为200nm的介电层3；

步骤4、将PBTTT与叶绿素d按叶绿素d含量10％的配比进行超声混合，然后用混合后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述介电层3上制备厚度为80nm的半导体层4；

步骤5、采用钨纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在所述半导体层4上制备源电极5和漏电极6；

步骤6、采用虫胶，在所述源电极5和漏电极6上面制备厚度为200nm的封装层7；具体地：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

实施例5

本实施例提供的一种基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法，包括：

步骤1、利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，在清洗后用氮气吹干；

步骤2、采用银纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在清洗和吹干后的所述衬底1的表面制备栅电极2；

步骤3、将聚乙烯按一定浓度进行超声配比，然后用配比后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述栅电极2上面制备厚度为200nm的介电层3；

步骤4、将聚3-己基噻吩(P3HT)与叶绿素e按叶绿素e含量10％的配比进行超声混合，然后用混合后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述介电层3上制备厚度为90nm的半导体层4；

步骤5、采用银纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在所述半导体层4上制备源电极5和漏电极6；

步骤6、采用虫胶，在所述源电极5和漏电极6上面制备厚度为200nm的封装层7；具体地：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

实施例6

本实施例提供的一种基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法，包括：

步骤1、利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，在清洗后

用氮气吹干；

步骤2、采用铜纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在清洗和吹干后的所述衬底1的表面制备栅电极2；

步骤3、将聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯按聚苯乙烯占70％的配比进行超声配比，然后用配比后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述栅电极2上面制备厚度为200nm的介电层3；

步骤4、将Tips-并五苯(Tips-pentacene)与叶绿素f按叶绿素f含量10％的配比进行超声混合，然后用混合后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述介电层3上制备厚度为80nm的半导体层4；

步骤5、采用铜纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在所述半导体层4上制备源电极5和漏电极6；

步骤6、采用虫胶，在所述源电极5和漏电极6上面制备厚度为300nm的封装层7；具体地：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

实施例7

本实施例提供的一种基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法，包括：

步骤1、利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，在清洗后

用氮气吹干；

步骤2、采用铝纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在清洗和吹干后的所述衬底1的表面制备栅电极2；

步骤3、将聚乙烯醇和聚酰亚胺按聚酰亚胺占60％的配比进行超声配比，然后用配比后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述栅电极2上面制备厚度为200nm的介电层3；

步骤4、将含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物与原叶绿素按原叶绿素含量10％的配比进行超声混合，然后用混合后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述介电层3上制备厚度为70nm的半导体层4；

步骤5、采用铝纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在所述半导体层4上制备源电极5和漏电极6；

步骤6、采用虫胶，在所述源电极5和漏电极6上面制备厚度为300nm的封装层7；具体地：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

实施例8

本实施例提供的一种基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法，包括：

步骤1、利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗，在清洗后用氮气吹干；

步骤2、采用银纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在清洗和吹干后的所述衬底1的表面制备栅电极2；

步骤3、将聚酰亚胺和聚乙烯按聚乙烯占75％的配比进行超声配比，然后用配比后的溶液，，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述栅电极2上面制备厚度为500nm的介电层3；

步骤4、将PBTTT与细菌叶绿素按细菌叶绿素含量10％的配比进行超声混合，然后用混合后的溶液，通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法，在所述介电层3上制备厚度为120nm的半导体层4；

步骤5、采用银纳米线，通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法，在所述半导体层4上制备源电极5和漏电极6；

步骤6、采用虫胶，在所述源电极5和漏电极6上面制备厚度为300nm的封装层7；具体地：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

实施例9

本实施例提供的一种基于有机场效应管的光敏传感器，包括：从下到上依次设置的衬底1、栅电极2、介电层3、半导体层4、互不接触的源电极5和漏电极6、以及封装层7；

所述半导体层4为，如实施例1-8任一项所述的基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法的步骤4中，将有机半导体材料与叶绿素按比例进行超声混合，然后用混合后的溶液，在所述介电层3上制得。所述衬底1、栅电极2、介电层3、半导体层4、互不接触的源电极5和漏电极6、以及封装层7，也可以是由实施例1-8任一项所述的基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法制得。制得的所述基于有机场效应管的光敏传感器中，所述介电层3厚度为200～500nm；所述有机半导体层4的厚度为50～120nm；所述封装层7，厚度为200～300nm。

以实施例1-8提供的基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法制得的光敏传感器为例，分别采用了不同的叶绿素作为制备半导体层4的原料，采用的每种叶绿素制成的光敏传感器的电气特性如表一所示，需要说明的是，叶绿素的含量选择为10％只是为了说明本发明的优选，实际上，一般将叶绿素的含量设定为5％～15％。

表一：

由表一可知，尽管采用叶绿素作为制备半导体层4的原料，其稳定性和响应度各不相同，采用叶绿素c作为制备半导体层4的原料时，所制成的光敏传感器的稳定性和响应度最好。进一步地，图3a是传统的光敏传感器的响应时间电流曲线，图3b是采用叶绿素b的光敏传感器的响应时间电流曲线，图3c是采用叶绿素c的光敏传感器的响应时间电流曲线；结合图3a、3b和3c，本发明通过采用有机半导体材料与叶绿素的混合材料制备光敏传感器的半导体层，从而使得制备的光敏传感器为有机场效应管的光敏传感器，相比传统的光敏传感器，具有高响应度和高稳定性的特点。

应当理解的是，实施例1-8的步骤1中，利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底1进行清洗时，是依次按顺序使用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底进行清洗；在清洗后用氮气吹干，也可以是其他惰性气体，氮气只是常用的惰性气体，以作为本发明的优选；而衬底可以采用光敏器件本领域常用的硅基或导电玻璃等材料制成，在此不再赘述。在实施例1-8的步骤2和步骤5中，所述金属纳米线还可以是铁纳米线、钴纳米线、锰纳米线、镉纳米线、锡纳米线和铂纳米线。在实施例1-8的步骤6中，迅速提高虫胶的加热温度到70～90℃，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底1熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度120℃～150℃，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体；所述封装层7与衬底1熔在一起后，包裹整个光敏传感器器件，起到封装作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对衬底(1)进行清洗和干燥处理；

S2、采用金属纳米线，在清洗和干燥处理后的所述衬底(1)的表面制备栅电极(2)；

S3、将有机介电材料按比例进行超声配比，然后用配比后的溶液，在所述栅电极(2)上面制备介电层(3)；

S4、将有机半导体材料与叶绿素按比例进行超声混合，然后用混合后的溶液，在所述介电层(3)上制备半导体层(4)；

S5、采用金属纳米线，在所述半导体层(4)上制备源电极(5)和漏电极(6)；

S6、在所述源电极(5)和漏电极(6)上面制备封装层(7)。

2.如权利要求1所述的基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤S3中的所述介电层(3)和步骤S4中的所述有机半导体层(4)，均通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法制备。

3.如权利要求1所述的基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤S2中的栅电极(2)，以及步骤S5中的源电极(5)和漏电极(6)，均通过真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、丝网印刷、打印或旋涂中的一种方法制备。

4.如权利要求1所述的基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤S2和S5中，所述金属纳米线为铜纳米线、银纳米线、金纳米线、铝纳米线、镍纳米线和铟纳米线中的一种。

5.如权利要求1所述的基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述有机介电材料为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺和聚乙烯中的一种或多种的组合。

6.如权利要求1所述的基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述有机半导体材料为聚3-己基噻吩、Tips-并五苯、含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物和PBTTT中的一种。

7.如权利要求1所述的基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述叶绿素为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、叶绿素d、叶绿素f、原叶绿素和细菌叶绿素中的一种。

8.如权利要求1所述的基于有机场效应晶体管的光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤S6中，在所述源电极(5)和漏电极(6)上面制备封装层(7)的过程具体为：先迅速提高虫胶的加热温度，使得虫胶处于热熔状态，从而使虫胶与所述衬底(1)熔在一起，然后再加热虫胶到热聚合温度，使得虫胶发生热聚合反应，进而固化为一体。

9.一种基于有机场效应管的光敏传感器，其特征在于，包括：从下到上依次设置的衬底(1)、栅电极(2)、介电层(3)、半导体层(4)、互不接触的源电极(5)和漏电极(6)、以及封装层(7)；

所述半导体层(4)为，如权利要求1-8任一项所述的基于有机场效应管的光敏传感器的制备方法的步骤S4中，将有机半导体材料与叶绿素按比例进行超声混合，然后用混合后的溶液，在所述介电层(3)上制得。

10.如权利要求9所述的基于有机场效应管的光敏传感器，其特征在于，所述介电层(3)厚度为200～500nm；所述有机半导体层(4)的厚度为50～120nm；所述封装层(7)，厚度为200～300nm。