氧化锌奈米线场效电晶体气体感测装置

摘要

本发明所揭露之氧化锌奈米线场效电晶体气体感测装置系利用金氧半场效电晶体(MOSFET)之原理，以氧化锌奈米线做为源极与泄极间之电荷载体通道而制成。本发明系一种三极式气体感测装置，其不同于一般传统所用的二极式气体感测装置。本发明利用闸极来影响源极与泄极间之通道，即氧化锌奈米线之电阻，并利用氧化锌奈米线本身具有高比表面积及n型半导体之特性来大幅度提高装置对气体感测之能力。

主权项

一种氧化锌奈米线场效电晶体气体感测装置，包括：一矽基板；一氧化矽膜，其生长于矽基板上；一金属膜，其沉积于氧化矽膜上；一绝缘层，其沉积于金属膜上；一氧化锌奈米线膜，其涂布于绝缘层上；二金属电极，其沉积于氧化锌奈米线膜上且被一沟槽所分隔；以及一金属合金线，其沉积于矽基板之背面上。如申请范围第1项所述之氧化锌奈米线场效电晶体气体感测装置，其中该氧化矽膜系将矽基板置于高温炉中而于氧气气氛中直接生长于矽基板上，氧化矽膜之厚度约在1i>μ/i>m(微米)左右，其用来做为矽与金属间之扩散阻障层。如申请范围第1项所述之氧化锌奈米线场效电晶体气体感测装置，其中该金属膜之金属材料可为Cu、Al等，其可以无电镀技术或真空沉积技术(包括热蒸镀、电子束蒸镀及溅镀等)沉积在氧化矽膜上，金属膜之厚度约在0.5i>μ/i>m左右，其用来做为场效电晶体之闸极。如申请范围第1项所述之氧化锌奈米线场效电晶体气体感测装置，其中该绝缘层之材料可为Si3N4、SiO2、Al2O3等，其系以溅镀技术沉积于金属膜上，绝缘层之厚度约在20nm(奈米)左右，其用来隔绝金属膜与源极、泄极、载体通道间之电的连通。如申请范围第1项所述之氧化锌奈米线场效电晶体气体感测装置，其中该氧化锌奈米线膜系以涂布之技术涂布在绝缘层上，氧化锌奈米线系利用黄铜基材，以铁、钴、镍等当触媒，在氧气或水气之气氛中生成，氧化锌奈米线之长度超过10i>μ/i>m，其横跨于源极与泄极之间，而用来做为场效电晶体之电荷载体通道。如申请范围第1项所述之氧化锌奈米线场效电晶体气体感测装置，其中该二金属电极系用来做为场效电晶体之源极与泄极，其系先以真空沉积技术将金属例如Cu、Al沉积于氧化锌奈米线膜上，再以光罩蚀刻技术在金属膜上形成一道宽约2i>μ/i>m之沟槽，沟槽两侧之金属膜可分别充当源极与泄极，源极与泄极之厚度约在0.5i>μ/i>m左右。如申请范围第1项所述之氧化锌奈米线场效电晶体气体感测装置，其中该金属合金线之材料可为Ni-Cr合金，其系以溅镀技术在矽基板背面沉积一层Ni-Cr合金膜，再以光罩蚀刻之技术将Ni-Cr合金膜形成一来回弯曲之Ni-Cr线，Ni-Cr线之直径约在1i>μ/i>m左右，其用来加热ZnO(氧化锌)奈米线场效电晶体至所要之温度。