CN113533481A - 基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管、pH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金属氧化物界面工程的场效应晶体管、pH传感器及其制备方法，从下往上依次包括硅衬底、介电层、图形化的氧化铟沟道，所述氧化铟沟道上设有源极和漏极，所述氧化铟沟道，源极和漏极上盖有一层氧化铝钝化层。通过基于溶液法的工艺在氧化铟场效应晶体管上沉积了一层超薄的氧化铝，制备了pH响应的氧化铝/氧化铟界面。所述的氧化铝钝化层有效地保护了氧化铟半导体沟道，在长期连续的pH监测下，本发明制成的pH传感器具有低工作电压、高灵敏度和低漂移的优点。
Description
技术领域
本发明属于生物传感器技术领域，涉及一种基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管，尤其涉及适用于低漂移的pH检测。
背景技术
基于场效应晶体管的生物传感器(bio-FET)具有固有信号放大、无标记检测、易于小型化以及与互补金属氧化物半导体技术兼容的特点，因此有望用于广泛的应用。bio-FET的传感响应依赖于分析物(例如H+、金属离子和生物分子)与通道表面的选择性结合，从而导致通道电导和电信号的变化。然而，传统场效应晶体管中的纳米级通道经常暴露在电解质中。其中电解液中的背景离子会干扰传感信号，导致高漏电流，最终导致器件在长期测量中的稳定性变差。迄今为止，实现低功耗和长期稳定性的连续检测仍然是bio-FET的一项重大挑战。
调整器件配置是优化生物bio-FET稳定性的有效策略。为此，研究者已经开发了不同的器件结构以避免活性通道材料直接暴露于液体中。例如，扩展栅极和浮栅结构已成功将通道与电解质分开。然而，这些策略需要复杂的制造工艺，包括封装和图案化。另一方面。已有充分证据表明，合理的界面工程可以使bio-FET性能显著提高。例如，在纳米结构通道材料的表面上镀上一层超薄的高介电常数的介电层，电子迁移率和器件稳定性都可以得到增强。然而，这些介电层/半导体界面通常是由基于资本密集型的真空制造和图形化过程构建的，这仍然受到处理工艺复杂，器件间差异大和高成本的影响。对于它们新兴的应用，开发简单有效的策略来制备介电层和半导体之间的界面，并实现高性能的生物场效应晶体管，仍然是一个巨大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管、pH传感器及其制备方法，通过低成本的基于溶液法的工艺制造了具有氧化铝/氧化铟界面的高性能的bio-FET。基于金属氧化物半导体(如氧化铟)的生物场效应晶体管通常表现出较高的电学性能和成分控制灵活性，但在液体环境中稳定性差，由于他们的漏电流比较大，并且需要高的运行电压。这些缺陷可以通过形成氧化铝/氧化铟界面从而得到改善，实现稳定、连续、低信号漂移的pH检测。首先，超薄氧化铝薄膜充当有效的钝化层，以提高氧化铟场效应晶体管的电学性能。其次，高介电常数的氧化铝介电层为pH传感提供了较高的灵敏度。最后，氧化铝薄膜为下方的氧化铟通道提供了有效的封装，从而抑制了漏电流，并且保护了半导体层免受离子扩散的侵害。
一种基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管，从下往上该场效应晶体管依次包括：
硅衬底；
沉积在所述硅衬底上的介电层；
沉积在介电层上的图形化的氧化铟半导体层，所述图形化的氧化铟半导体层上设有源极和漏极；
沉积在所述图形化的氧化铟半导体层和源极、漏极上的氧化铝钝化层。
进一步地，所述介电层的厚度为100-150nm，所述图形化的氧化铟半导体层的厚度小于10nm，所述氧化铝钝化层的厚度小于10nm。
进一步地，所述源极和漏极均为镍/金材料制成的电极，其中镍作为黏附层，金层位于镍层之上，镍层的厚度为5-10nm，金层的厚度为30-50nm。
一种由上述的场效应晶体管制成的pH传感器，该传感器还包括参比电极和用于装待测溶液的腔体；
所述氧化铝钝化层为表面氨基化的氧化铝钝化层；
其中，所述参比电极沉积在所述介电层上，且与沉积在介电层上的图形化的氧化铟半导体层间隔开；
所述腔体位于所述介电层上，且内部开设有凹槽，所述凹槽包围氧化铟半导体层、表面氨基化的氧化铝钝化层和源极、漏极、栅极的局部。
进一步地，所述参比电极为Ag/AgCl电极；所述介电层为二氧化硅介电层。
一种如上所述的场效应晶体管的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)分别制备氧化铟前驱体溶液和氧化铝前驱体溶液：把硝酸铟和硝酸铝分别溶于2－甲氧基乙醇、乙酰丙酮和氨水的混合溶液中，在室温下充分搅拌；
(2)清洗硅/介电层衬底；
(3)用溶液法旋涂氧化铟前驱体溶液，然后用直接光图案法或光刻法制备图形化的氧化铟半导体层；
(4)在图形化的氧化铟半导体层上沉积源极和漏极金属，形成氧化铟场效应晶体管；
(5)将所述氧化铟场效应晶体管进行紫外臭氧处理，使其表面亲水，然后在氧化铟场效应晶体管上用溶液法旋涂所述氧化铝前驱体溶液，形成氧化铝/氧化铟场效应晶体管；
(6)将所述氧化铝/氧化铟场效应晶体管放入等离子清洗机中，并通入氧气进行清洗，使其表面形成羟基，再将氧化铝/氧化铟场效应晶体管放入氨基活化溶液中进行反应，最后清洗、干燥，制得表面氨基化的氧化铝/氧化铟场效应晶体管。
进一步地，采用直接光图案法制备图形化的氧化铟半导体层的具体步骤如下：
(3.1)对硅/介电层衬底进行表面亲水处理；
(3.2)将氧化铟前驱体溶液旋涂在硅/介电层衬底上，然后立即在95-105℃下进行预烘烤，去除有机溶剂，形成氧化铟薄膜；
(3.3)在氧化铟薄膜上贴上提前绘制的掩模版，使其在深紫外下照射；
(3.4)然后将上述样品置于混合溶液中，洗去样品中未照光部分的氧化铟，保留照光部分的氧化铟，形成图案化的氧化铟薄膜；所述混合溶液为体积比为甲醇：乙酸＝20：1的混合溶液；
(3.5)然后将样品用去离子水清洗并用高纯的氮气吹干，并将图案化的氧化铟薄膜在300-305℃下退火60～65min。
一种场效应晶体管制成的pH传感器的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)分别制备氧化铟前驱体溶液和氧化铝前驱体溶液：把硝酸铟和硝酸铝分别溶于2－甲氧基乙醇、乙酰丙酮和氨水的混合溶液中，在室温下充分搅拌；
(2)清洗硅/介电层衬底；
(3)在硅/介电层衬底上的一侧用直接光图案法或光刻法制备图形化的氧化铟半导体层；
(4)在步骤(3)的样品的表面沉积镍，然后沉积金，其中，沉积在图形化的氧化铟半导体层上的镍和金形成源极和漏极，沉积在介电层上的镍和金形成参比电极的一部分；
(5)通过掩膜版露出介电层上的参比电极的位置，在该位置的局部沉积镍和银；
(6)将样品整体进行紫外臭氧处理，使其表面亲水，然后在样品上旋涂所述氧化铝前驱体溶液；
(7)将样品放入等离子清洗机中，并通入氧气进行清洗，使其表面形成羟基，再将氧化铝/氧化铟场效应晶体管放入氨基活化溶液中进行反应，最后清洗、干燥；
(8)把参比电极的位置沉积的银局部氯化，形成参比电极；
(9)将带有凹槽的由PDMS制成的容器放置在介电层上，其中所述凹槽包覆氧化铟半导体层、表面氨基化的氧化铝钝化层和源极、漏极、栅极的局部。
进一步地，所述氨基活化溶液为5％的3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的生物传感器可以在低工作电压下(0.05V)检测pH，检测灵敏度高，信号漂移小，功耗低，为实现大量、快速、准确重复检测奠定了一定的基础。
(2)本发明基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管传感器中，使用溶液发处理得到超薄的氧化铝/氧化铟界面，在此之前尚未h报道过使用该方法得到基于超薄氧化铝/氧化铟界面的bio-FET。之前的大部分报道中都使用基于真空的制造工艺，如原子力沉积，此工艺对设备的要求高，并且花费高。
(3)因为半导体通道直接暴露在液体电解质中，现有的基于氧化物半导体(例如氧化铟)的bio-FET经常遭受大的漏电流和信号漂移的影响。本发明通过溶液法制备超薄氧化铝/氧化铟界面，显著提高了bio-FET的性能。超薄氧化铝层提供了有效的钝化和绝缘效果，使基于氧化铝/氧化铟的bio-FET具有低工作电压、高灵敏度、低漂移和小滞后行为等优点用于pH传感。
(4)本发明将氧化铝/氧化铟bio-FET与微通道系统相集成，从而实现一个芯片上的生物传感器，此传感器可在长期测量中实现低漂移和连续pH监测，可用于可塑化和低成本效益的生物电子领域。
附图说明
为了更加清晰地阐述本发明内容，下面将结合附图对其进行更加详细的说明。
图1为基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管的结构示意图：1、硅衬底；2、二氧化硅介电层；3、图形化的氧化铟半导体层；4、源和漏电极；5、氧化铝钝化层；
图2为基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管的转移特性曲线；
图3为基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管用于不同pH检测的转移特性曲线；
图4为基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管用于不同pH检测的线性曲线(阈值电压和pH之间的线性关系)；
图5为基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管在中性环境(pH为7.40)中的信号漂移曲线，其中测试时间为1小时；
图6为基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管在H＝7.01，9.15和5.10时的信号漂移曲线，其中测试时间为5小时；
图7为本发明生物传感器和微通道相结合的器件结构示意图：1、硅衬底；2、二氧化硅介电层；3、图形化的氧化铟半导体层；4、源和漏电极；5、氧化铝钝化层；6、银薄膜；7、氯化银薄膜；8、PDMS微通道。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合附图和具体实施例来对本发明做更加全面，细致地描述，但是本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另外说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备都可以通过市场购买或者使用现有的方法得到。
本发明采用基于氧化铝/氧化铟场效应晶体管包括硅衬底1、二氧化硅介电层2、图形化的氧化铟半导体层3、源和漏电极4和氧化铝钝化层5。硅作为衬底，硅表面有二氧化硅介电层2，二氧化硅介电层2上设有图形化的氧化铟半导体层3，图案化的氧化铟上上面沉积了源和漏电极4，源和漏电极4上旋涂了一层氧化铝钝化层5。
实施例1：基于氧化铝/氧化铟场效应晶体管的制备
(1)根据实验条件绘制特定的掩模版，进行制作；
(2)准备氧化铟和氧化铝前驱体溶液。提供硝酸铟，硝酸铝，2－甲氧基乙醇，乙酰丙酮和氨水，把硝酸铟和硝酸铝粉末分别溶于2－甲氧基乙醇，乙酰丙酮和氨水的混合溶液中，在室温下搅拌24小时，分别得到0.1M的氧化铟和氧化铝前驱体溶液。乙酰丙酮和氨水作为添加剂，以促进自蔓燃反应，从而提高电学性能；
(3)清洗硅片。硅/二氧化硅衬底用丙酮、异丙醇和去离子水分别超声5分钟。再用高纯度的氮气快速吹干待用；
(4)用直接光图案法制备图形化的氧化铟沟道。首先用臭氧清洗机处理硅/二氧化硅衬底，使其表面能够亲水。再将0.1M的氧化铟前驱体溶液以3000转/分钟的速度旋涂在衬底上，用时30秒。之后立即在100摄氏度下预烘烤1分钟，用于除去有机溶剂。再在薄膜上贴上特定的掩模版，使其暴露在深紫外下10分钟。随后将样品置于混合溶液(甲醇：乙酸＝20：1，体积比)中5秒，立即用去离子水清洗并用高纯的氮气吹干。接下来，图案化的氧化铟薄膜放在300摄氏度的热台，退火1小时；
(5)镀膜。通过定制的掩模版使用热蒸镀的方法先后蒸镀8nm的镍和30nm的金在图形化的氧化铟沟道上，形成源和漏电极，得到基于氧化铟的场效应晶体管；
(6)制备氧化铝/氧化铟界面。先用紫外臭氧清洗仪处理氧化铟场效应晶体管的顶部，然后在上述样品表面旋涂一层氧化铝前驱体溶液，转速为3000转/分钟，并在300摄氏度热台上退火1小时，得到氧化铝/氧化铟场效应晶体管。
(7)结合图2，可以看到氧化铝/氧化铟场效应晶体管和氧化铟场效应晶体管的转移特性曲线。当氧化铝钝化层沉积到氧化铟场效应晶体管的表面后，器件展现出了更好的电学性能：更高的迁移率，更大的开关比和更大的开态电流。
实施例1的应用1：用实施例1的氧化铝/氧化铟场效应晶体管检测待测溶液的pH
(1)表面氨基化。先将氧化铝/氧化铟场效应晶体管放入等离子清洗机中，再将氧化铝/氧化铟场效应晶体管浸入氨基活化溶液中静置10分钟，清洗、干燥，制得表面氨基化的氧化铝/氧化铟场效应晶体管。
所述氨基活化溶液指5％的3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
(2)准备不同pH值的标准磷酸缓冲溶液。分别用盐酸和氢氧化钠溶液调节磷酸缓冲溶液的pH，得到不同pH值(3-10)的缓冲液，保存在4摄氏度环境中备用。
(3)制备标准曲线。滴加不同pH值的标准磷酸缓冲溶液于表面氨基化的氧化铝/氧化铟场效应晶体管，并在磷酸缓冲溶液中插入Ag/AgCl参比电极，此时整个装置形成pH传感器。氧化铝表面的羧基或者氨基会与H+反应，表现出去质子化或者质子化，从而改变了固液界面的电位，导致沟道电导发生变化。当表面氨基化的氧化铝/氧化铟场效应晶体管暴露在较低pH的磷酸缓冲溶液中时，测得的pH传感器的特征转移曲线会发生左移，pH的检测就可以通过检测传感器的Ids-Vgs曲线的移动来进行测量。根据这个原理，绘制了不同pH值的转移特性曲线(Ids-Vgs)如图3所示。然后从图3的转移特性曲线中提取得到每一条曲线阈值电压(Vth)，绘制阈值电压与不同pH值的线性关系图(Vth-pH)，如图4所示。最后得到的标准曲线的方程为y＝0.0619x-0.271。该pH传感器呈现出较高的灵敏度(61.9mVpH-1)和较好的线性(99.7％)
(4)测试未知溶液的pH值。该实施例选择了橙汁，桃汁和绿茶作为待测样品。橙汁和桃汁购买自超市，绿茶样品通过将茶叶在热水中浸泡5小时得到，在测量之前不进行过滤步骤。然后将不同的待测样品分别滴加到传感器中，测量其pH值。结合表1，可以看到，与商业pH计相比，该实施例得到的传感器显示出较准确的结果。
表1基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管在实际样品中的检测结果
| 样品 | 生物传感器 | pH计 |
| 橙汁 | 3.87±0.03 | 3.89±0.02 |
| 桃汁 | 3.94±0.05 | 3.97±0.15 |
| 绿茶 | 6.93±0.06 | 6.92±0.02 |
实施例1的应用2：用实施例1的氧化铝/氧化铟场效应晶体管进行稳定性测试实验
(1)表面氨基化。先将氧化铝/氧化铟场效应晶体管放入等离子清洗机中，再将氧化铝/氧化铟场效应晶体管浸入氨基活化溶液中静置10分钟，清洗、干燥，制得表面氨基化的氧化铝/氧化铟场效应晶体管。
所述氨基活化溶液指5％的3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
(2)准备不同pH值的标准磷酸缓冲溶液。分别用盐酸和氢氧化钠溶液调节磷酸缓冲溶液的pH，得到不同pH值(7.40，7.01，9.15和5.10)的缓冲液，保存在4摄氏度环境中备用。
(3)滴加pH值为7.40的标准磷酸缓冲溶液于表面氨基化的氧化铝/氧化铟场效应晶体管，并在磷酸缓冲溶液中插入Ag/AgCl参比电极，此时整个装置形成pH传感器。然后进行1小时的稳定性测试实验。结合图5，可以看到，随着时间的推移，基于氧化铝/氧化铟的场效应晶体管的生物传感器表现出比较稳定的传输特性。结合图4,可以看到，此传感器显示出仅为0.35mV h-1的漂移率(ΔVth与时间的关系)。
(4)更进一步，本发明还研究了此传感器在具有不同pH值的磷酸缓冲液中较长时间的漂移行为。结合图6，可以看到，在pH＝7.01、9.15和5.10时，5小时内的Vth漂移率分别为0.44、1.1和8.1mV h-1。结果表明，氧化铝/氧化铟器件在中性环境中比在酸或碱条件下表现出更稳定的性能。
(5)实验证明该传感器在中性环境中，具有较低的漂移率，进而说明此器件较强的稳定性。
实施例2：基于氧化铝/氧化铟场效应晶体管与PDMS微通道相集成的pH传感器的制备方法
图7为基于氧化铝/氧化铟场效应晶体管与PDMS微通道相集成的pH传感器；
(1)根据实验条件绘制特定的掩模版，进行制作；
(2)准备氧化铟和氧化铝前驱体溶液。提供硝酸铟，硝酸铝，2－甲氧基乙醇，乙酰丙酮和氨水，把硝酸铟和硝酸铝粉末分别溶于2－甲氧基乙醇，乙酰丙酮和氨水的混合溶液中，在室温下搅拌24小时，分别得到0.1M的氧化铟和氧化铝前驱体溶液。乙酰丙酮和氨水作为添加剂，以促进自蔓燃反应，从而提高电学性能；
(3)清洗硅片。硅/二氧化硅衬底用丙酮、异丙醇和去离子水分别超声5分钟。再用高纯度的氮气快速吹干待用；
(4)在硅/介电层衬底上的一侧用直接光图案法制备图形化的氧化铟沟道。首先用臭氧清洗机处理硅/二氧化硅衬底，使其表面能够亲水。再将0.1M的氧化铟前驱体溶液以3000转/分钟的速度旋涂在衬底上，用时30秒。之后立即在100摄氏度下预烘烤1分钟，用于除去有机溶剂。再在薄膜上贴上特定的掩模版，使其暴露在深紫外下10分钟。随后将样品置于混合溶液(甲醇：乙酸＝20：1，体积比)中5秒，立即用去离子水清洗并用高纯的氮气吹干。接下来，图案化的氧化铟薄膜放在300摄氏度的热台，退火1小时；
(5)制备镍金电极。通过定制的掩模版使用热蒸镀的方法先后蒸镀8nm的镍和30nm的金在图形化的氧化铟沟道上，形成源和漏电极，沉积在介电层上的镍和金形成参比电极的一部分；
(6)制备镍银电极。通过掩膜版露出介电层上的参比电极的位置，在该位置的局部先后沉积蒸镀8nm的镍和200nm的银；
(7)制备氧化铝/氧化铟界面。先用紫外臭氧清洗仪处理氧化铟场效应晶体管的顶部，然后在上述样品表面旋涂一层氧化铝前驱体溶液，转速为3000转/分钟，并在300摄氏度热台上退火1小时；
(8)表面氨基化。先将氧化铝/氧化铟场效应晶体管放入等离子清洗机中，再将氧化铝/氧化铟场效应晶体管浸入氨基活化溶液中静置10分钟，清洗、干燥，制得表面氨基化的氧化铝/氧化铟场效应晶体管；
所述氨基活化溶液指5％的3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液；
(8)制备参比电极。把参比电极的位置沉积的银用0.05M FeCl3水溶液局部氯化成AgCl，形成参比电极，最后，用去离子水清洗表面，用氮气干燥；
(9)PDMS微通道的制备。通过复刻塑料模具的微通道图案，制备了微通道PDMS膜。PDMS和交联剂以20：1的质量比混合，然后浇筑在具有微通道图案的塑料磨具上。在60摄氏度固化3小时后，将PDMS从塑料磨具上剥离下来。
(10)将PDMS微通道放置在介电层上，其中所述通道包覆氧化铟半导体层、表面氨基化的氧化铝钝化层和源极、漏极、Ag/AgCl参比电极的局部。
该实施例制成的pH传感器仅仅是通过PDMS微通道容纳待检测溶液，并把笨重而易碎的玻璃Ag/AgCl参比电极改为平面的微电极，因此该实施例的性能和前面的实施例的性能基本相同。
以上所述实施例仅表述本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管，其特征在于，从下往上该场效应晶体管依次包括：
硅衬底；
沉积在所述硅衬底上的介电层；
沉积在介电层上的图形化的氧化铟半导体层，所述图形化的氧化铟半导体层上设有源极和漏极；
沉积在所述图形化的氧化铟半导体层和源极、漏极上的氧化铝钝化层。
2.根据权利要求1所述的基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管，其特征在于，所述介电层的厚度为100-150nm，所述图形化的氧化铟半导体层的厚度小于10nm，所述氧化铝钝化层的厚度小于10nm。
3.根据权利要求1所述的基于金属氧化物界面工程的场效应晶体管，其特征在于，所述源极和漏极均为镍/金材料制成的电极，其中镍作为黏附层，金层位于镍层之上，镍层的厚度为5-10nm，金层的厚度为30-50nm。
4.一种由权利要求1所述的场效应晶体管制成的pH传感器，其特征在于，该传感器还包括参比电极和用于装待测溶液的腔体；
所述氧化铝钝化层为表面氨基化的氧化铝钝化层；
其中，所述参比电极沉积在所述介电层上，且与沉积在介电层上的图形化的氧化铟半导体层间隔开；
所述腔体位于所述介电层上，且内部开设有凹槽，所述凹槽包围氧化铟半导体层、表面氨基化的氧化铝钝化层和源极、漏极、栅极的局部。
5.根据权利要求4所述的场效应晶体管制成的pH传感器，其特征在于，所述参比电极为Ag/AgCl；所述介电层为二氧化硅介电层。
6.一种如权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)分别制备氧化铟前驱体溶液和氧化铝前驱体溶液：把硝酸铟和硝酸铝分别溶于2－甲氧基乙醇、乙酰丙酮和氨水的混合溶液中，在室温下充分搅拌；
(2)清洗硅/介电层衬底；
(3)用溶液法旋涂氧化铟前驱体溶液，然后用直接光图案法或光刻法制备图形化的氧化铟半导体层；
(4)在图形化的氧化铟半导体层上沉积源极和漏极金属，形成氧化铟场效应晶体管；
(5)将所述氧化铟场效应晶体管进行紫外臭氧处理，使其表面亲水，然后在氧化铟场效应晶体管上用溶液法旋涂所述氧化铝前驱体溶液，形成氧化铝/氧化铟场效应晶体管；
(6)将所述氧化铝/氧化铟场效应晶体管放入等离子清洗机中，并通入氧气进行清洗，使其表面形成羟基，再将氧化铝/氧化铟场效应晶体管放入氨基活化溶液中进行反应，最后清洗、干燥，制得表面氨基化的氧化铝/氧化铟场效应晶体管。
7.根据权利要求6所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，采用直接光图案法制备图形化的氧化铟半导体层的具体步骤如下：
(3.1)对硅/介电层衬底进行表面亲水处理；
(3.2)将氧化铟前驱体溶液旋涂在硅/介电层衬底上，然后立即在95-105℃下进行预烘烤，去除有机溶剂，形成氧化铟薄膜；
(3.3)在氧化铟薄膜上贴上提前绘制的掩模版，使其在深紫外下照射；
(3.4)然后将上述样品置于混合溶液中，洗去样品中未照光部分的氧化铟，保留照光部分的氧化铟，形成图案化的氧化铟薄膜；所述混合溶液为体积比为甲醇：乙酸＝20：1的混合溶液；
(3.5)然后将样品用去离子水清洗并用高纯的氮气吹干，并将图案化的氧化铟薄膜在300-305℃下退火60～65min。
8.一种如权利要求4所述的场效应晶体管制成的pH传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)分别制备氧化铟前驱体溶液和氧化铝前驱体溶液：把硝酸铟和硝酸铝分别溶于2－甲氧基乙醇、乙酰丙酮和氨水的混合溶液中，在室温下充分搅拌；
(2)清洗硅/介电层衬底；
(3)在硅/介电层衬底上的一侧用直接光图案法或光刻法制备图形化的氧化铟半导体层；
(4)在步骤(3)的样品的表面沉积镍，然后沉积金，其中，沉积在图形化的氧化铟半导体层上的镍和金形成源极和漏极，沉积在介电层上的镍和金形成参比电极的一部分；
(5)通过掩膜版露出介电层上的参比电极的位置，在该位置的局部沉积镍和银；
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(7)将样品放入等离子清洗机中，并通入氧气进行清洗，使其表面形成羟基，再将氧化铝/氧化铟场效应晶体管放入氨基活化溶液中进行反应，最后清洗、干燥；
(8)把参比电极的位置沉积的银局部氯化，形成参比电极；
(9)将带有凹槽的由PDMS制成的容器放置在介电层上，其中所述凹槽包覆氧化铟半导体层、表面氨基化的氧化铝钝化层和源极、漏极、栅极的局部。
9.根据权利要求8所述的场效应晶体管pH传感器的制备方法，其特征在于，所述氨基活化溶液为5％的3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
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