【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学传感器，具体涉及一种有机半导体掺杂的晶体管化学传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
1、基于有机场效应晶体管(ofet)的化学传感器具有性能参数丰富、栅压放大、小型化、集成化和低成本等优点。尤其是在室温检测方面，有机场效应晶体管因其独特的优势而成为化学传感器的理想选择，有机半导体层的设计与调控是实现高性能化学传感器的关键。相较于需要较高能量供应且制造成本较高的无机半导体材料，有机半导体材料具备出色的分子设计性、柔韧性、溶液可加工性和轻量等优点。然而，由于有机半导体本身的本征载流子浓度限制，ofet传感器的有机半导体层对目标检测物的灵敏度存在一定限制。因此，提高单一组分有机半导体的传感灵敏度成为实现高性能ofet传感器的关键问题。
2、在传统的硅基器件中，掺杂是改善半导体电学性能的一种非常有效的手段，诱导掺杂剂与宿主半导体之间的电荷转移，可以显著提升其载流子迁移率和电导率，从而优化器件性能。近年来，随着有机半导体的广泛研究，分子掺杂技术已广泛应用于有机电子活性材料，推动了有机光电、有机发光二极管和有机场效应晶体管等有机电子器件的发展。传统的ofet化学传感器主要通过有机半导体的纳米/微结构的改性来提升其电学和传感性能，采用的制造方法通常基于单一组分有机半导体的使用。然而，在对优化结构与性能之间关系的广泛研究中，往往将这种方法推向了器件优化水平的极限。在这种背景下，多组分系统，特别是掺杂剂的使用，为新的可能性铺平了道路，使得能够展示出前所未有性能的有机电子器件成为可能。
3、具有供电子或吸电
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种有机半导体掺杂的晶体管化学传感器及其制备方法和应用。
2、本专利技术提供了一种有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，具有这样的特征，包括：栅电极；介电层，设置于栅电极之上；有源层，设置于介电层之上，包括有机半导体和掺杂剂；以及源电极与漏电极，沿有源层的中轴线对称设置于有源层之上。
3、在本专利技术提供的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器中，还可以具有这样的特征：其中，栅电极的材料包括掺杂硅、导电金属、导电合金或导电金属氧化物中的任意一种。
4、在本专利技术提供的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器中，还可以具有这样的特征：其中，介电层的材料包括二氧化硅、氧化铝、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或丝蛋白中的任意一种，介电层的厚度为200～400nm。
5、在本专利技术提供的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器中，还可以具有这样的特征：其中，有机半导体包括具有共轭结构的高分子聚合物或小分子化合物，掺杂剂包括多分子掺杂剂。
6、在本专利技术提供的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器中，还可以具有这样的特征：其中，有源层的厚度为5～100nm，有机半导体包括dppdtt和/或n2200,掺杂剂包括trtpfb或f4tcnq。
7、在本专利技术提供的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器中，还可以具有这样的特征：其中，源电极和/或漏电极的材质包括导电金属、导电合金或导电聚合物中的任意一种或多种，源电极和/或漏电极的厚度为20～200nm。
8、本专利技术还提供了一种有机半导体掺杂的晶体管化学传感器的制备方法，具有这样的特征，用于制备前述任意一项的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，包括以下步骤：s10，在栅电极上设置介电层并清理干净；s20，配置有机半导体溶液并与掺杂剂共混后旋涂于介电层上并退火形成有源层；s30，利用掩膜版在有源层上制备源电极和漏电极。
9、在本专利技术提供的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s10中，清理干净的方法为使用丙酮和异丙醇依次对设置有介电层的栅电极进行超声清洗，再用乙醇和去离子水冲洗衬底，最后用氮气吹干衬底的表面，步骤s20中，有机半导体溶液中的有机半导体浓度为3～5mg/ml，掺杂剂的添加量与有机半导体的用量之比为0～20mol％，旋涂转速为800～3000rpm，旋涂时间为10～60s，退火温度为100～140℃，退火时间为30～60min，步骤s30中，制备源电极和漏电极的方法为蒸镀或压印。
10、本专利技术还提供了一种有机半导体掺杂的晶体管化学传感器在响应还原性气体的刺激中的应用，具有这样的特征，使用了前述任意一项的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其中，还原性气体为h2s和/或nh3，有机半导体掺杂的晶体管化学传感器对还原性气体具有高检测灵敏度。
11、在本专利技术提供的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器在响应还原性气体的刺激中的应用中，还可以具有这样的特征：其中，有源层承担电荷载流子的主要传输功能，用于捕获还原性气体的信号从而产生载流子变化，使晶体管化学传感器具有传感特性，有源层在位于源电极与漏电极下部的区域形成有导电沟道，当有源层中的导电沟道形成后，电荷载流子通过源电极进入导电沟道，并通过漏电极离开，完成晶体管化学传感器的导电过程，栅电极用于控制导电沟道的形成和关闭，介电层具有高绝缘性且表面平滑，用于隔离栅电极和有源层的导通。
12、专利技术的作用与效果
13、根据本专利技术所涉及的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器及其制备方法和应用，因为在有机半导体中引入掺杂分子，制备了有机半导体掺杂的晶体管传感器，该晶体管在低掺杂浓度下的传感性能明显被改善，为有机半导体材料及其电子器件的电学调控、传感性能提升和应用拓展提供了一种新方法。
14、本专利技术的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器的制备方法工艺简单、成本低廉、可高效快速检测目标分析物。
15、本专利技术的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器通过调控有源层中掺杂剂的掺杂比例，可实现在低工作电压下对气体的传感响应能力的提升。
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1.一种有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
7.一种有机半导体掺杂的晶体管化学传感器的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1～6中任意一项所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器的制备方法，其特征在于：
9.如权利要求1～6中任意一项所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器在响应还原性气体的刺激中的应用，
10.根据权利要求9所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器在响应还原性气体的刺激中的应用，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的有机半导体掺杂的晶体管化学传感器，其特征在于：
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