CN110632154A - 一种湿敏晶体管传感器及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿敏晶体管传感器及其检测方法，其中，晶体管传感器包括高掺硅层和二氧化硅层，所述二氧化硅层设于所述高掺硅层的上部，所述二氧化硅层的上端设有二硫化钼层，所述二氧化硅层上设有源极和漏极，所述源极与漏极分别位于所述二硫化钼层的两相对侧，所述高掺硅层上设有栅极。本发明的晶体管传感器在尺寸上得到了高度的压缩，利用MoS2独特的电子性质，起到很好的气体吸附的性能，对环境中的水气具有灵敏度高、稳定性好、与传统的微纳加工工艺兼容等优点。
Description
技术领域
本发明涉及微电子领域，具体涉及一种湿敏晶体管传感器及其检测方法。
背景技术
湿度传感器的核心元件是在其用感湿材料制成的薄膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电学信号都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿度传感器的主要原理是在环境中通过湿敏材料在不同湿度下的电导变化，从而反映出相应的气体变化量。基于微纳加工工艺的高速发展下，各种器件尺寸的不断集成化，微型化，而传统的传感器因为其本身材料的限制，在产品持续微型化、灵敏度、稳定性、相应速度等方面得到的改善越来越小，已经不能适应科技进步的要求。因此，需对现有技术加以改进。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种湿敏晶体管传感器及其检测方法，其灵敏度、稳定性和响应范围等性能都有巨大的改善。
本发明提供了一种湿敏晶体管传感器，包括高掺硅层和二氧化硅层(SiO2)，所述二氧化硅层设于所述高掺硅层的上部，所述二氧化硅层的上端设有二硫化钼层(MoS2)，所述二氧化硅层上设有源极和漏极，所述源极与漏极分别位于所述二硫化钼层的两相对侧，所述高掺硅层上设有栅极。
相对于现有技术而言，本发明的晶体管传感器在尺寸上得到了高度的压缩，利用MoS2独特的电子性质，起到很好的气体吸附的性能，对环境中的水气具有灵敏度高、稳定性好、与传统的微纳加工工艺兼容等优点。
进一步的改进在于，所述二氧化硅层的厚度为300nm。对于晶体管传感器的尺寸进行的高度的压缩。
进一步的改进在于，所述二硫化钼层的厚度为0.6nm。同样比传统的传感器尺寸减少很多。
本发明还提供了一种湿敏晶体管传感器的检测方法，其包括以下步骤：
S1：将晶体管传感器置于探针台上，分别用探针接触相应的源极、漏极、栅极；
S2：二硫化硅层在不同的外界环境下进行基本的测试，再通过探针台对不同湿度下的所述晶体管传感器进行包括输出曲线及电学曲线的测试；
S3：通过测试中各种湿度环境下电学信号的采集，形成特定湿度与特定电学信号的一一对应关系。
进一步的改进在于，所述步骤S2中，先在真空中逐滴滴入水滴，利用真空环境中的湿度计观察其湿度变化，再通过真空探针台对不同湿度下的此晶体管进行测试，并观察电学曲线的回滞特性。
将晶体管传感器放置在探针台上后，通过MoS2的特性得出晶体管传感器的输出曲线图及电学曲线图，从而反映出相应的气体变化量。
附图说明
图1为本发明第一实施例的一种湿敏晶体管传感器的结构示意图。
说明书中的附图标记具体如下；
高掺硅层1；二氧化硅层2；二硫化钼层3；源极4；漏极5；栅极6。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，以下结合附图，进一步阐述本发明。
本发明的第一实施例公开了一种湿敏晶体管传感器，如图1所示，包括高掺硅层1和二氧化硅层2(SiO2)，二氧化硅层2设于所述高掺硅层1的上部，二氧化硅层2的厚度优选为300nm，二硫化钼层3的厚度优选为0.6nm，二氧化硅层2的上端设有二硫化钼层3(MoS2)，二氧化硅层2上设有源极4和漏极5，源极4与漏极5分别位于二硫化钼层3的两相对侧，高掺硅层1上设有栅极6。
本发明的第二实施例公开了一种湿敏晶体管传感器的检测方法，包括以下步骤：
S1：将晶体管传感器置于探针台上，分别用探针接触相应的源极4、漏极5、栅极6；
S2：二硫化硅层在不同的外界环境下进行基本的测试，再通过探针台对不同湿度下的所述晶体管传感器进行包括输出曲线及电学曲线的测试；
S3：通过测试中各种湿度环境下电学信号的采集，形成特定湿度与特定电学信号的一一对应关系。
在具体使用中，将器件置于探针台上，分别用探针接触相应器件的源极4、漏极5、栅极6；首先，在不同的外界环境下，包括真空、大气中进行基本的I-V测试，由于MoS2材料对空气中水的敏感性很强，当器件处于空气中时，其I-V曲线回出现回滞，而在真空环境中回滞现象会消失。其次，对于不同湿度的气体环境，MoS2薄膜的导电性会随着湿度的增加而出现单调变化。如在真空中逐滴滴入水滴，利用真空环境中的湿度计观察其湿度变化，再通过真空探针台对不同湿度下的此晶体管进行包括输出曲线及电学曲线的测试，应当观察到，随着湿度的不断增大，晶体管电学曲线的回滞特性不断增加。最后，通过测试中各种湿度环境下电学信号的采集，形成特定湿度与特定电学信号的一一对应关系，从而达到湿度传感器的作用。
本发明的湿敏晶体管传感器，相较于传统的传感器，在微纳加工工艺基础下，新型的纳米传感器，在尺寸上得到了高度的压缩，其灵敏度、稳定性和响应范围等性能都有巨大的改善。对环境中的水气具有灵敏度高、稳定性好、与传统的微纳加工工艺兼容等优点。
以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。
Claims (5)
1.一种湿敏晶体管传感器，其特征在于：包括高掺硅层和二氧化硅层，所述二氧化硅层设于所述高掺硅层的上部，所述二氧化硅层的上端设有二硫化钼层，所述二氧化硅层上设有源极和漏极，所述源极与漏极分别位于所述二硫化钼层的两相对侧，所述高掺硅层上设有栅极。
2.如权利要求1所述的一种湿敏晶体管传感器，其特征在于：所述二氧化硅层的厚度为300nm。
3.如权利要求1所述的一种湿敏晶体管传感器，其特征在于：所述二硫化钼层的厚度为0.6nm。
4.一种包含权利要求1至3中任一项的湿敏晶体管传感器的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：将晶体管传感器置于探针台上，分别用探针接触相应的源极、漏极、栅极；
S2：二硫化硅层在不同的外界环境下进行基本的测试，再通过探针台对不同湿度下的所述晶体管传感器进行包括输出曲线及电学曲线的测试；
S3：通过测试中各种湿度环境下电学信号的采集，形成特定湿度与特定电学信号的一一对应关系。
5.如权利要求4所述的一种湿敏晶体管传感器的检测方法，其特征在于：所述步骤S2中，先在真空中逐滴滴入水滴，利用真空环境中的湿度计观察其湿度变化，再通过真空探针台对不同湿度下的此晶体管进行测试，并观察电学曲线的回滞特性。
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