一種有機場效應管及其製備方法
2023-11-09 04:57:17 3
專利名稱：一種有機場效應管及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種電子器件及其製備方法，更具體地，是一種有機場效應管及其制 備方法。
背景技術：
場效應管是電場效應控制電流大小的單極型半導體器件，在其輸入端基本不取電 流或電流極小，具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩定性好、抗輻射能力強、製造工藝簡單等特 點，在大規模和超大規模集成電路中被廣泛應用。然而，為了追求低成本，目前使用的場效 應管的原材料大多包含塑料，由於場效應管的大批量、一次性的應用，從而導致塑料廢物數 量以驚人的速度增加，因此，最大限度地減少由於增加生產，消費和使用高分子材料以及電 子電路而帶來的負面影響，是實現環保目標和可持續性發展的一個關鍵因素。目前，用於醫療診斷和監測的生物相容性電子電路和膠囊主要基於傳統的矽技 術，其生產過程汙染嚴重，同時不可降解代謝，因此發展可生物降解，具生物相容性，可生物 吸收，甚至代謝產物可吸收的有機電子產品具有巨大潛力。
發明內容
本發明目的在於提供一種生物相容性以及生物可降解性好的有機場效應管及其 製備方法。本發明是通過如下技術手段實現的針對天然有機介質具有半導體功能且具有良 好的生物相容性以及良好的生物可降解性能，通過在場效應管的電介質基板上沉積天然有 機介質半導體層，提供一種生物兼容性好的有機場效應管，製備工藝簡單，易於產業化。本發明的有機場效應管，包括位於電介質基板上的源極、漏極以及柵極，所述電介 質基板上沉積有天然有機材料的半導體層和絕緣層。選擇性地，本發明的有機場效應管中的電介質基板選自單不限於鉬、金、玻璃、鋁、 苯乙烯塑料中的一種。選擇性地，本發明的有機場效應管中的天然有機介質半導體層選自但不限於腺嘌 呤、鳥嘌呤、咖啡因、靛藍、陰丹士林黃、陰丹士林橙、葡萄糖、乳糖、蔗糖、β-胡蘿蔔素中的 一種或幾種。本發明的製備上述有機場效應管的方法，包括如下步驟(1)製備沉積液將天然有機材料熔融或溶解於電導率為15 20ΜΩ cm的去離子 水中，製成沉積液；(2)沉積將上述沉積液旋塗沉積在電介質基板上，得到半導體層以及絕緣層；(3)蒸鍍電極將上述電介質基板置於金屬蒸發器中，通過在其上蒸鍍金屬以分 別得到源電極、漏電極以及柵電極，製得有機場效應管。優選地，本發明的製備有機場效應管的方法中旋塗沉積的轉速為1000 5000轉/分。
優選地，本發明的製備有機場效應管的方法中蒸鍍的電極的厚度為20 200nm。按照本發明製備有機場效應管，採用天然有機介質作為半導體層，所得有機場效 應管具有重量輕和柔韌性好的優點，且具有良好的生物相容性以及生物可降解性，同時實 現環保、低成本、大容量的目的，作為生物醫學植入物具有重要的應用價值，同時也適用於 智慧卡、電子商標、存儲器、傳感器和有源矩陣顯示器，是有機光電子器件和電路的關鍵元 器件；製備工藝對環境友好，以天然材料和日常材料為原料，且工藝簡單，易於實現產業化。
具體實施例方式以下描述本發明的優選實施方式，但並非用以限定本發明。實施例1:按照如下方法製備有機場效應管(1)製備沉積液將D-(+)_葡萄糖和咖啡因溶解於電導率為18ΜΩ cm的去離子水 中，並在60°C的熱頂板上攪拌60分鐘，β-胡蘿蔔素儲存在充滿氮氣的手套箱中，在惰性 環境下溶於氯仿，製成沉積液，其中，D-(+)_葡萄糖的濃度為0. 8-lg/ml，咖啡因的濃度為
0.01-0. 05g/ml, β -胡蘿蔔素的濃度為5 30mg/ml ；(2)沉積將上述葡萄糖和咖啡因的薄膜通過2000轉/分的轉速旋塗沉積在 IOOnm厚的鋁門頂部，置於規格為1. 5cmX 1. 5cm的玻璃基板上，於55°C下真空乾燥過夜，再 將β -胡蘿蔔素的氯仿溶液以2000轉/分的速度在玻璃基板上旋轉塗布60秒，得到沉積 了半導體層以及絕緣層的電介質基板；(3)蒸鍍將上述電介質基板置於金屬蒸發器中，通過陰影遮罩在相應位置上蒸 鍍IOOnm厚的金層，分別製得源電極和漏電極，蒸鍍IOOnm厚、Imm寬的鋁層，得到柵電極，從 而得到有機場效應管，經測量，葡萄糖和咖啡因電介質膜的電容為1. 9nF/cm2。實施例2 (1)製備沉積液將D_(+)_葡萄糖粉末在225°C的熱盤子表面熔化，得到沉積液；(2)沉積將上述沉積液的液滴通過玻璃棒沉積在鋁箔上並包裹規格為
1.5cmX 1. 5cm的玻璃片，得到沉積了半導體層以及絕緣層的電介質基板，圍繞在玻璃片上 的鋁箔可以幫助防止凝固的葡萄糖在冷卻過程中開裂；(3)蒸鍍先將上述電介質基板真空蒸鍍50nm厚的玫紅酸薄層以防止基板上的電 極圖案溶脹，再將上述電介質基板置於金屬蒸發器中，蒸鍍厚lOOnm、寬Imm的鋁柵電極，且 柵電極的電介質層是由三層厚75nm的鳥嘌呤以及厚400nm的腺嘌呤第四層構成，厚IOOnm 的陰丹士林黃G為半導體層，其中腺嘌呤的蒸發速率為3nm/s，而鳥嘌呤和陰丹士林黃G的 蒸發速率為0. lnm/s，厚IOOnm的鋁源電極和漏電極在手套箱中蒸鍍而成，得到有機場效應 管，經測量，所得電介質膜的電容為5. 6nf/cm2。實踐證明，本發明的有機場效應管採用天然有機介質層為半導體層，具有良好的 生物相容性以及良好的生物可降解性，在堆肥條件下只需要大約3個月就能完全分解，成 本低且加工工藝簡單，易於操作，可實現大規模產業化。
權利要求
1.一種有機場效應管，包括位於電介質基板上的源極、漏極以及柵極，其特徵在於，所 述電介質基板上沉積有天然有機材料的半導體層和絕緣層。
2.根據權利要求1所述的有機場效應管，其特徵在於，所述電介質基板選自鉬、金、玻 璃、鋁、苯乙烯塑料中的一種。
3.根據權利要求1所述的有機場效應管，其特徵在於，所述天然有機材料選自腺嘌呤、 鳥嘌呤、咖啡因、靛藍、陰丹士林黃、陰丹士林橙、葡萄糖、乳糖、蔗糖、β-胡蘿蔔素中的一種 或幾種。
4.一種製備權利要求1所述的有機場效應管的方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)製備沉積液將天然有機材料熔融或溶解於電導率為15 20MQcm的去離子水 中，製成沉積液；(2)沉積將上述沉積液旋塗沉積在電介質基板上，得到半導體層以及絕緣層；(3)蒸鍍電極將上述電介質基板置於金屬蒸發器中，通過在其上蒸鍍金屬以分別得 到源電極、漏電極以及柵電極，製得有機場效應管。
5.根據權利要求4所述的製備有機場效應管的方法，其特徵在於，所述旋塗沉積的轉 速為1000 5000轉/分。
6.根據權利要求4所述的製備有機場效應管的方法，其特徵在於，所述電極的厚度為 20 200nm。
全文摘要
本發明公開了一種有機場效應管及其製備方法，所述有機場效應管包括位於電介質基板上的源極、漏極以及柵極，所述電介質基板上沉積有天然有機介質半導體層，所述電介質基板可以為鉑、金、玻璃、鋁、苯乙烯塑料中的一種，所述天然有機介質半導體層選自腺嘌呤、鳥嘌呤、咖啡因、靛藍、陰丹士林黃G、陰丹士林橙RF、葡萄糖、乳糖、蔗糖、β-胡蘿蔔素中的一種或幾種，通過先配製前體溶液，再將前體溶液沉積在鋁門再置於基板上，最後在源電極和漏電極上蒸鍍金屬層，即可得到本發明的有機場效應管，具有良好的生物相容性以及生物可降解性，可在低電壓下操作並具有高性能，適應範圍廣。
文檔編號H01L51/40GK102082229SQ201010557290
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者李立藏, 申孟芝, 許杉杉, 韓志超 申請人:無錫中科光遠生物材料有限公司