通过纳米软刻蚀技术制备有机材料纳米线及其在传感检测中的应用

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一维有机材料纳米结构是高性能传感器的基本构建模块,其具有灵敏度高、响应时间快、功耗低和可携带等优点。然而,由于传统纳米制造技术的高成本、复杂的过程和与有机材料不兼容等劣势,制造纳米级传感器仍然具有挑战性。为了满足当前的需求,新型的纳米制造技术应该具备以下优势:成本低、易于大规模生产和过程简单。本文提出了一种基于纳米软刻蚀技术的有机材料纳米线阵列大规模制备的方法,并将其用于气体的检测。主要的研究内容和结论如下:通过纳米软刻蚀技术制备出基于导电聚合物聚噻吩衍生物(Poly(3,4-ethylene-dioxythiophene)-poly(styrene sulfonate)(PEDOT:PSS))和有机半导体并五苯衍生物(Triisopropylsilyl pentacene(TIPS-pentacene))的纳米线阵列,探究并优化了软刻蚀技术中的关键工艺问题。这些工艺问题主要包括:1)纳米软压印工艺;2)软质模具和硬质基底的密封工艺;3)毛细力成线工艺。制备了基于PEDOT:PSS纳米线的电阻型气体传感器阵列,主要研究内容包括:1)探究了纳米尺度效应对气体传感器的最低检测限和检测性能的影响;2)纳米线表面修饰对纳米线与气体分子相互作用的影响,并在此基础上制备出电子鼻系统;3)通过数学统计方法对电子鼻的响应进行分析,实现了电子鼻对有机气体的识别区分。制备了基于TIPS-pentacene纳米线的场效应晶体管型气体传感器,主要研究内容包括:1)探究了纳米尺度效应对场效应晶体管电学性能的影响;2)测试了此晶体管对氨气和二氧化氮的响应,探究了响应的物理原因。化学气体传感器的测试结果表明,纳米软刻蚀技术是制造纳米级器件的有效方法,并具有大规模生产的潜力。
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