研究目的
设计、制造并表征用于选择性离子检测的3D打印离子选择场效应晶体管(IS-FET),并将其性能与真空沉积IS-FET进行比较。
研究成果
成功设计并表征了一种3D打印的IS-FET,其性能趋势与沉积型IS-FET相似但电流水平更低。离子选择性电极的集成不会改变FET性能,从而具备潜在的离子浓度检测能力。未来工作应聚焦于提升3D打印材料的导电性。
研究不足
与沉积型场效应晶体管(10^-6安培)相比,3D打印场效应晶体管因打印银浆电极接触电阻较高而表现出更低的漏电流(10^-8安培量级)。需优化具有更高导电性的可打印银浆以实现更优性能。
1:实验设计与方法选择:
本研究比较了两种与离子选择性电极集成的场效应晶体管(3D打印型和真空沉积型)。设计通过延伸导电材料将离子选择性电极电位施加到栅极,以避免粘附问题。
2:样本选择与数据来源:
样本包括硅片上制备的带有ZTO半导体层的场效应晶体管和PI薄膜上的打印电极。数据来自电学测量。
3:实验设备与材料清单:
材料包括PVC、DOS、缬氨霉素、KTpClPB、THF、氯化钾、导电银浆、ZTO薄膜。设备包括PCB打印机(V-One,Voltera公司)、探针台和4200A-SCS参数分析仪(是德科技)。
4:实验步骤与操作流程:
使用PCB打印机打印场效应晶体管电极;通过在电极上滴涂混合溶液并在KCl溶液中饱和制备离子选择性电极;通过刮擦绝缘层并用银浆将离子选择性电极连接到离子选择性场效应晶体管;使用参数分析仪测量性能。
5:数据分析方法:
记录并比较不同类型场效应晶体管的源漏电流曲线(Id-Vd),以分析性能和电流范围。
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