以溶膠－凝膠法製備鈦酸鋇薄膜作為氫離子感應場效電晶體之研究

10.29808/JVSROC.200611.0028

陳伯宜；魏琮修；陳建瑞

ISFET ； Sol-Gel ； BaTiO3 ； 感測靈敏度

真空科技

19卷2期（2006 / 11 / 30）

129 - 133

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離子感應場效應電晶體(ion-sensitive field effect transistor, ISFET)與傳統離子感測電極比較有許多優點。例如，尺寸小、外型堅固、響應快速、感測度高、低輸出阻抗、只需微量的待測容液即可量測、可以批量生產、成本低以及應用面廣等等。其原理主要是以金屬－氧化物－半導體場效應電晶體(MOSFET)為基礎，將其金屬閘極去除後，使感測絕緣層直接與緩衝溶液接觸，藉由緩衝溶液中的待測離子與感測膜吸附產生界面電位，隨之發現界面電位會隨著溶液中的待測離子濃度產生變化，進而達到偵測溶液中待測離子濃度的目的。以溶膠－凝膠(sol-gel)法製備非晶形鈦酸鋇(BaTiO3)薄膜作為氫離子感應場效電晶體之感測閘極；將鈦酸鋇薄膜披覆在SiO2/p-Si(100)基板上以形成EIS結構，其中氧化層SiO2厚度為1000Å，並利用電容－電壓(C-V)量測以獲得平能帶電位(glat band)偏移的現象。實驗結果發現，先驅液回流溫度為110℃，回流時間為4.5小時，而鈦酸鋇薄膜燒結溫度約340℃與厚度約1μm時可得到較佳感測特性，於pH=1-11的範圍內其感測靈敏度為55.8mV/pH。