CN111175675A - 一种基于有机场效应管的磁场传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于有机场效应管的磁场传感器及其制备方法，属于传感器及其制备技术领域，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底、栅电极、介电层、有机半导体层、源电极、漏电极和封装层，所述有机半导体层包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，磁性纳米材料的含量为0.1～1wt％。磁场传感器对磁场信号的高灵敏高，制造成本低，还提高了磁场传感器使用寿命，实现高稳定性器件的制备，可以根据需求制作不同磁场强度响应灵敏的磁场晶体管，实现多种强度磁场的探测，拓宽了应用范围，具备应用于柔性、微型、仿生以及一次性人体电子器件中的巨大潜力，最后，制备的基于有机场效应管的磁场传感器结构具有结构简单、小型化和便携性的特点。
Description
技术领域
本发明涉及传感器及其制备技术领域，具体涉及一种基于有机场效应管的磁场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。最早的磁场传感器已有2000多年的历史，通过利用地球磁场辨识方向或为船只导航。随着现代科学的飞速进步，磁场传感技术向着高响应度、高分辨率、微型集成化以及生物兼容的方向发展。
传统的磁场传感器是伴随测磁仪器的进步而逐步发展的。在众多的测磁方法中，大都将磁场信息变成电讯号进行测量。在测磁仪器中“探头”或“取样装置”就是磁场传感器。随着信息产业、工业自动化、交通运输、电力电子技术、办公自动化、家用电器、医疗仪器等等的飞速发展和电子计算机应用的普及，需用大量的传感器将需进行测量和控制的非电参量，转换成可与计算机兼容的讯号，作为它们的输入讯号，这就给磁场传感器的快速发展提供了机会，形成了相当可观的磁场传感器产业。
从应用的角度出发，根据磁场感应范围将磁场传感器分为三类：低强度磁场、中强度磁场以及高强度磁场传感器。以场效应管为基础构筑的磁场传感器已成为传感器领域的一个研究热点，实际上属于高强度磁场传感器(霍尔传感器)的一种，典型频率带宽可达10～20kHz。基于场效应管的磁场传感器基本特性好，运行原理及结构简单，和微电子电路兼容。同时，由于可以和更好的接口及信号处理电子电路的集成将会导致性价比高的新型传感器系统的发展，备受人们关注。
传统磁场传感器是利用载流圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场检测方法，存在结构复杂，体积大，不便携，应用范围窄的缺陷。
发明内容
针对上述传统磁场传感器存在结构复杂、体积大、不便携及应用范围窄的缺陷，本发明提供一种基于有机场效应管的磁场传感器及其制备方法。
一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底、栅电极、介电层、有机半导体层、源电极、漏电极和封装层，所述有机半导体层包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，磁性纳米材料的含量为0.1～1wt％。
本申请的技术方案中，利用磁性纳米材料这类尺寸均匀可控、分散性良好的特点，根据该磁性纳米材料分子对磁场强度的识别响应特性，在与其他有机半导体材料的混合后，提高了生物相容性，对磁场强度进行精确识别与响应，通过监控场效应晶体管电学信号的变化，实现器件对磁场信号的高灵敏高响应探测，同时该磁场传感器采用这种单分散性好、易于表面功能化的磁性纳米材料与场效应晶体管相结合的方式，使得工业制造成本更低，此外由于磁性纳米材料易受到酸、碱、氧等环境氛围的影响而发生变性，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，从而提高器件使用寿命，实现高稳定性器件的制备，加之由于磁性纳米材料的物理特性，对不同强度磁场下存在不同响应表现，因此可以根据需求制作不同磁场强度响应灵敏的磁场晶体管，实现多种强度磁场的探测，拓宽了应用范围，再者整个基于场效应晶体管的磁场传感器，由于完全由各种对人体无毒、无害环境友好材料制备而成，使其将具备应用于柔性、微型、仿生以及一次性人体电子器件中的巨大潜力，最后，制备的基于有机场效应管的磁场传感器结构具有结构简单、小型化和便携性的特点。
优选的，所述磁性纳米材料包括纳米巨磁电阻材料、纳米微晶软磁材料和纳米复合永磁材料中的一种，所述有机半导体材料包括可溶性的聚3-己基噻吩、Tips-并五苯、含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物、PBTTT系列的中一种，其中纳米巨磁电阻材料包括铁纳米微粒、钴纳米微粒和镍纳米微粒，纳米微晶软磁材料包括Fe-M-B纳米微晶软磁微粒、Fe-M-C纳米微晶软磁微粒和Fe-M-N纳米微晶软磁微粒，纳米复合永磁材料包括SmCo5纳米稀土永磁微粒、Sm2Co17纳米稀土永磁微粒和Nd2Fe14B纳米稀土永磁微粒；磁性纳米材料以二氯苯或氯苯为溶剂制成溶液，溶液浓度为0.1～1mg/ml，有机半导体材料以二氯苯或氯苯为溶剂制成溶液，溶液浓度为5-8mg/ml。
优选的，所述有机半导体层的厚度为50～120nm。
优选的，所述介电层为有机介电材料，有机介电材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚乙烯的中一种或多种。使用时将每种有机介电材料按本领域常规的溶剂配制成溶液，浓度为50-100mg/ml。
更为优选的，所述介电层的厚度为200～500nm。
优选的，所述栅电极、源电极和漏电极材料为金属纳米线。
更为优选的，所述金属纳米线包括铁纳米线、铜纳米线、银纳米线、金纳米线、铝纳米线、镍纳米线、钴纳米线、锰纳米线、镉纳米线、铟纳米线、锡纳米线、钨纳米线和铂纳米线中的一种。
优选的，所述封装层为虫胶，所述封装层的厚度为200～300nm。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(1)利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底进行清洗，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底表面制备栅电极；
(3)将有机介电材料超声配成溶液，溶液浓度为50-100mg/ml，在所述栅电极上面制备介电层；
(4)将磁性纳米材料与有机半导体材料分别配成溶液，再进行超声混合，混合溶液中磁性纳米材料的含量为0.1～1wt％，用混合后的溶液在介电层上制备半导体层；
(5)在有机半导体层上制备源电极和漏电极；
(6)在源电极和漏电极上面制备虫胶层，作为封装层。
优选的，步骤(3)中，介电层通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法制备。
优选的，步骤(2)和步骤(5)中，栅电极、源电极、漏电极是通过真空热蒸镀、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。
优选的，步骤(6)中，虫胶层的制备方法是先迅速提高器件加热温度，使得虫胶热熔状态，使封装层的虫胶与衬底熔到在一起，然后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，起到封装作用。
本申请的技术方案中，
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)利用磁性纳米材料这类尺寸均匀可控、分散性良好的特点，根据该磁性纳米材料分子对磁场强度的识别响应特性，在与其他有机半导体材料的混合后，提高了生物相容性，对有机半导体材料进行分子调控，引起半导体材料迁移率的变化，使其电学性质发生较大变化，对磁场强度进行精确识别与响应，通过监控场效应晶体管电学信号的变化，实现器件对磁场信号的高灵敏高响应探测；
(2)该磁场传感器采用这种单分散性好、易于表面功能化的磁性纳米材料与场效应晶体管相结合的方式，使得工业制造成本更低，此外由于磁性纳米材料易受到酸、碱、氧等环境氛围的影响而发生变性，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，从而提高器件使用寿命，实现高稳定性器件的制备；
(3)由于磁性纳米材料的物理特性，对不同强度磁场下存在不同响应表现，因此可以根据需求制作不同磁场强度响应灵敏的磁场晶体管，实现多种强度磁场的探测，拓宽了应用范围；
(4)整个基于场效应晶体管的磁场传感器，由于完全由各种对人体无毒、无害环境友好材料制备而成，使其将具备应用于柔性、微型、仿生以及一次性人体电子器件中的巨大潜力；
(5)制备的基于有机场效应管的磁场传感器结构具有结构简单、小型化和便携性的特点；
(6)整个基于场效应晶体管的磁场传感器，由于完全由各种对人体无毒、无害环境友好材料制备而成，使其将具备应用于柔性、微型、仿生以及一次性人体电子器件中的巨大潜力。
附图说明
图1是本发明所述基于有机场效应管的磁场传感器的结构示意图；
图2是本发明实施例1中磁场传感器响应时间电流曲线。
图中标记为：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
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1-2所示，一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底1、栅电极2、介电层3、有机半导体层4、源电极5、漏电极6和封装层7，所述有机半导体层4包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，其中，底栅顶接触式结构，栅电极2、源电极5和漏电极6均为银纳米线，介电层3采用聚苯乙烯，厚度为500nm，半导体层4为3-己基噻吩与铁纳米微粒(含量为0.1wt％)混合构成，厚度为50nm，虫胶封装层7厚度为300nm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管磁场传感器。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(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，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底1表面制备银纳米线栅电极2；
(3)将有聚苯乙烯配成溶液，溶液浓度为100mg/ml，在所述栅电极2上面制备介电层3；
(4)将3-己基噻吩与铁纳米微粒分别配成溶液，溶剂均为二氯苯，3-己基噻吩的溶液浓度为5mg/ml，铁纳米微粒的溶液浓度为0.1～1mg/ml，再进行超声混合，混合溶液中铁纳米微粒的含量为0.1wt％，用混合后的溶液在介电层3上制备半导体层4；
(5)在有机半导体层4上制备源电极5和漏电极6；
(6)在源电极5和漏电极6上面制备虫胶层，作为封装层7。
图2是本实施例中磁场传感器响应时间电流曲线，本实施例制备的磁场传感器对磁场的变化有一定程度响应。
实施例2
如图1所示，一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底1、栅电极2、介电层3、有机半导体层4、源电极5、漏电极6和封装层7，所述有机半导体层4包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，其中，底栅顶接触式结构，栅电极2、源电极5和漏电极6均为金纳米线，介电层3采用聚甲基丙烯酸甲酯，厚度为300nm，半导体层4为Tips-并五苯与镍纳米微粒(0.5wt％)混合构成，厚度为70nm，虫胶封装层7厚度为200nm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管磁场传感器。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(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，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底1表面制备金纳米线栅电极2；
(3)将有聚甲基丙烯酸甲酯成溶液，溶液浓度为90mg/ml，在所述栅电极2上面制备介电层3；
(4)将Tips-并五苯与镍纳米微粒分别配成溶液，溶剂均为二氯苯，Tips-并五苯的溶液浓度为6mg/ml，镍纳米微粒的溶液浓度为0.1～1mg/ml，再进行超声混合，混合溶液中镍纳米微粒的含量为0.5wt％，用混合后的溶液在介电层3上制备半导体层4；
(5)在有机半导体层4上制备源电极5和漏电极6；
(6)在源电极5和漏电极6上面制备虫胶层，作为封装层7。
实施例3
如图1所示，一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底1、栅电极2、介电层3、有机半导体层4、源电极5、漏电极6和封装层7，所述有机半导体层4包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，其中，底栅顶接触式结构，栅电极2、源电极5和漏电极6均为铟纳米线，介电层3采用聚乙烯醇，厚度为300nm，半导体层4为含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物与钴纳米微粒(含量为1wt％)混合构成，厚度为60nm，虫胶封装层7厚度为250nm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管磁场传感器。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(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，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底1表面制备银纳米线栅电极2；
(3)将有聚乙烯醇配成溶液，溶液浓度为80mg/ml，在所述栅电极2上面制备介电层3；
(4)将含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物与钴纳米微粒分别配成溶液，溶剂均为氯苯，Tips-并五苯的溶液浓度为6mg/ml，钴纳米微粒的溶液浓度为0.1～1mg/ml，再进行超声混合，混合溶液中钴纳米微粒的含量为1wt％，用混合后的溶液在介电层3上制备半导体层4：
(5)在有机半导体层4上制备源电极5和漏电极6；
(6)在源电极5和漏电极6上面制备虫胶层，作为封装层7。
实施例4
如图1所示，一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底1、栅电极2、介电层3、有机半导体层4、源电极5、漏电极6和封装层7，所述有机半导体层4包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，其中，栅电极2、源电极5和漏电极6均为钨纳米线，介电层3采用聚酰亚胺，厚度为200nm，半导体层4为PBTTT与Fe-M-B纳米微晶软磁微粒(含量为0.5wt％)混合构成，厚度为80nm，虫胶封装层7厚度为200nm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管磁场传感器。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(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，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底1表面制备银纳米线栅电极2；
(3)将有聚酰亚胺配成溶液，溶液浓度为70mg/ml，在所述栅电极2上面制备介电层3；
(4)将PBTTT与Fe-M-B纳米微晶软磁微粒分别配成溶液，溶剂均为氯苯，TPBTTT的溶液浓度为6mg/ml，Fe-M-B纳米微晶软磁微粒的溶液浓度为0.1～1mg/ml，再进行超声混合，混合溶液中Fe-M-B纳米微晶软磁微粒的含量为0.5wt％，用混合后的溶液在介电层3上制备半导体层4；
(5)在有机半导体层4上制备源电极5和漏电极6；
(6)在源电极5和漏电极6上面制备虫胶层，作为封装层7。
实施例5
如图1所示，一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底1、栅电极2、介电层3、有机半导体层4、源电极5、漏电极6和封装层7，所述有机半导体层4包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，其中，栅电极2、源电极5和漏电极6均为银纳米线，介电层3采用聚乙烯，厚度为200nm，半导体层4为聚3-己基噻吩(P3HT)与Fe-M-C纳米微晶软磁微粒(含量为0.5wt％)混合构成，厚度为90nm，虫胶封装层7厚度为200nm。用该结构可实现高灵敏度。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(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，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底1表面制备银纳米线栅电极2；
(3)将聚乙烯配成溶液，溶液浓度为60mg/ml，在所述栅电极2上面制备介电层3；
(4)将聚3-己基噻吩与Fe-M-C纳米微晶软磁微粒分别配成溶液，溶剂均为二氯苯，聚3-己基噻吩的溶液浓度为5mg/ml，Fe-M-C纳米微晶软磁微粒的溶液浓度为0.1～1mg/ml，再进行超声混合，混合溶液中Fe-M-C纳米微晶软磁微粒的含量为0.5wt％，用混合后的溶液在介电层3上制备半导体层4；
(5)在有机半导体层4上制备源电极5和漏电极6；
(6)在源电极5和漏电极6上面制备虫胶层，作为封装层7。
实施例6
如图1所示，一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底1、栅电极2、介电层3、有机半导体层4、源电极5、漏电极6和封装层7，所述有机半导体层4包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，其中，栅电极2、源电极5和漏电极6均为铜纳米线，介电层3采用聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯的混合材料，厚度为200nm，其中聚苯乙烯占70％，半导体层4为Tips-并五苯与Fe-M-N纳米微晶软磁微粒(0.5wt％)混合构成，厚度为80nm，虫胶封装层7厚度为300nm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管磁场传感器。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(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，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底1表面制备铜纳米线栅电极2；
(3)将聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯按体积比1∶1混合，之后配成溶液，溶液浓度为100mg/ml，在所述栅电极2上面制备介电层3；
(4)将Tips-并五苯与Fe-M-N纳米微晶软磁微粒分别配成溶液，溶剂均为二氯苯，Tips-并五苯的溶液浓度为5mg/ml，Fe-M-N纳米微晶软磁微粒的溶液浓度为0.1～1mg/ml，再进行超声混合，混合溶液中Fe-M-N纳米微晶软磁微粒的含量为0.5wt％，用混合后的溶液在介电层3上制备半导体层4；
(5)在有机半导体层4上制备源电极5和漏电极6；
(6)在源电极5和漏电极6上面制备虫胶层，作为封装层7。
实施例7
如图1所示，一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底1、栅电极2、介电层3、有机半导体层4、源电极5、漏电极6和封装层7，所述有机半导体层4包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，其中，栅电极2、源电极5和漏电极6均为铝纳米线，介电层3采用聚乙烯醇、聚酰亚胺的混合材料，厚度为200nm，其中聚酰亚胺占60％，半导体层4为含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物与SmCo5纳米稀土永磁微粒(含量为1wt％)混合构成，厚度为70nm，虫胶封装层7厚度为300nm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管磁场传感器。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(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，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底1表面制备铝纳米线栅电极2；
(3)将聚乙烯醇、聚酰亚胺按体积比1∶1混合，之后配成溶液，溶液浓度为100mg/ml，在所述栅电极2上面制备介电层3；
(4)将含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物与SmCo5纳米稀土永磁微粒分别配成溶液，溶剂均为二氯苯，含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物的溶液浓度为5mg/ml，SmCo5纳米稀土永磁微粒的溶液浓度为0.1～1mg/ml，再进行超声混合，混合溶液中SmCo5纳米稀土永磁微粒的含量为1wt％，用混合后的溶液在介电层3上制备半导体层4；
(5)在有机半导体层4上制备源电极5和漏电极6；
(6)在源电极5和漏电极6上面制备虫胶层，作为封装层7。
实施例8
如图1所示，一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底1、栅电极2、介电层3、有机半导体层4、源电极5、漏电极6和封装层7，所述有机半导体层4包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，其中，栅电极2、源电极5和漏电极6均为银纳米线，介电层3采用聚酰亚胺、聚乙烯的混合材料，厚度为500nm，其中聚乙烯占75％，半导体层4为PBTTT与Sm2Col7纳米稀土永磁微粒(含量为1wt％)混合构成，厚度为60nm，虫胶封装层7厚度为300nm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管压力传感器。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(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，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底1表面制备银纳米线栅电极2；
(3)将聚酰亚胺、聚乙烯按体积比1∶1混合，之后配成溶液，溶液浓度为100mg/ml，在所述栅电极2上面制备介电层3；
(4)将PBTTT与Sm2Co17纳米稀土永磁微粒分别配成溶液，溶剂均为二氯苯，含PBTTT的溶液浓度为8mg/ml，Sm2Co17纳米稀土永磁微粒的溶液浓度为0.1～1mg/ml，再进行超声混合，混合溶液中Sm2Co17纳米稀土永磁微粒的含量为1wt％，用混合后的溶液在介电层3上制备半导体层4；
(5)在有机半导体层4上制备源电极5和漏电极6；
(6)在源电极5和漏电极6上面制备虫胶层，作为封装层7。
实施例9
如图1所示，一种基于有机场效应管的磁场传感器，所述磁场传感器从下至上依次包括衬底1、栅电极2、介电层3、有机半导体层4、源电极5、漏电极6和封装层7，所述有机半导体层4包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，其中，栅电极2、源电极5和漏电极6均为铟纳米线，介电层3采用聚乙烯醇，厚度为300nm，半导体层4为含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物与Nd2Fei4B纳米稀土永磁微粒(含量为1wt％)混合构成，厚度为60nm，虫胶封装层7厚度为250nm。用该结构可实现高灵敏度，高稳定性的一种场效应晶体管磁场传感器。
一种基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：
(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，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底1表面制备银纳米线栅电极2；
(3)将聚乙烯醇配成溶液，溶液浓度为80mg/ml，在所述栅电极2上面制备介电层3；
(4)将含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物与Nd2Fe14B纳米稀土永磁微粒分别配成溶液，溶剂均为二氯苯，含含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物的溶液浓度为8mg/ml，Nd2Fe14B纳米稀土永磁微粒的溶液浓度为0.1～1mg/ml，再进行超声混合，混合溶液中Nd2Fe14B纳米稀土永磁微粒的含量为1wt％，用混合后的溶液在介电层3上制备半导体层4；
(5)在有机半导体层4上制备源电极5和漏电极6；
(6)在源电极5和漏电极6上面制备虫胶层，作为封装层7。
实施例1-9中，步骤(3)中，介电层3通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法制备；步骤(2)和步骤(5)中，栅电极2、源电极5、漏电极6是通过真空热蒸镀、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；步骤(6)中，虫胶层的制备方法是先迅速提高器件加热温度，使得虫胶热熔状态，使封装层7的虫胶与衬底1熔到在一起，然后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，起到封装作用。
实施例1-9中制备的基于有机场效应管的磁场传感器各自开态电流、稳定性和响应度如表所示。
表1实施例1-9中，各磁场传感器的开态电流、稳定性和响应度
由表1知，开态电流越高，说明磁场传感器的越好，综合各个指标，以钴纳米微粒1wt％制备的磁场传感器开态电流、稳定性和响应度各方面综合性能最好，添加铁纳米微粒0.1wt％制备的磁场传感器各个指标综合起来性能最差，其他居于中间。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于有机场效应管的磁场传感器，其特征在于：所述磁场传感器从下至上依次包括衬底、栅电极、介电层、有机半导体层、源电极、漏电极和封装层，所述有机半导体层包括磁性纳米材料与有机半导体材料的混合材料，磁性纳米材料的含量为0.1～1wt％。
2.根据权利要求1所述的一种基于有机场效应管的磁场传感器，其特征在于：所述磁性纳米材料包括纳米巨磁电阻材料、纳米微晶软磁材料和纳米复合永磁材料中的一种，所述有机半导体材料包括可溶性的聚3-己基噻吩、Tips-并五苯、含硅氧烷的聚异戊二烯衍生物、PBTTT系列的中一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于有机场效应管的磁场传感器，其特征在于：所述介电层为有机介电材料，有机介电材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚乙烯的中一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于有机场效应管的磁场传感器，其特征在于：所述栅电极、源电极和漏电极材料为金属纳米线。
5.根据权利要求4所述的一种基于有机场效应管的磁场传感器，其特征在于：所述金属纳米线包括铁纳米线、铜纳米线、银纳米线、金纳米线、铝纳米线、镍纳米线、钴纳米线、锰纳米线、镉纳米线、铟纳米线、锡纳米线、钨纳米线和铂纳米线中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种基于有机场效应管的磁场传感器，其特征在于：所述封装层为虫胶，所述封装层的厚度为200～300nm。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的基于有机场效应管的磁场传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)利用洗涤剂、丙酮溶液、去离子水和异丙醇溶液对衬底进行清洗，清洗后用氮气吹干；
(2)在衬底表面制备栅电极；
(3)将有机介电材料超声配成溶液，溶液浓度为50-100mg/ml，在所述栅电极上面制备介电层；
(4)将磁性纳米材料与有机半导体材料分别配成溶液，再进行超声混合，混合溶液中磁性纳米材料的含量为0.1～1wt％，用混合后的溶液在介电层上制备半导体层；
(5)在有机半导体层上制备源电极和漏电极；
(6)在源电极和漏电极上面制备虫胶层，作为封装层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，介电层通过旋涂、辊涂、滴膜、压印、印刷或喷涂中的一种方法制备。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(5)中，栅电极、源电极、漏电极是通过真空热蒸镀、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。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，虫胶层的制备方法是先迅速提高器件加热温度，使得虫胶热熔状态，使封装层的虫胶与衬底熔到在一起，然后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，起到封装作用。
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