本发明属于半导体器件，具体涉及一种有机电化学晶体管阵列及其制备方法和应用。
背景技术：
1、在过去的十年中，有机生物电子学领域取得了显著的进步，有机电化学晶体管被认为最具前景的器件平台之一。相比于传统的场效应晶体管，有机电化学晶体管可以有效地利用从电解质中注入的离子来调节有机半导体沟道体相的电导率。这种基于离子/电子混合传输的工作模式使有机电化学晶体管具有离子/电子信号转换能力、低工作电压、较高的跨导和与生物突触相似的工作机制等优势。同时，有机材料的柔性、合成可调性、溶液可加工性和生物相容性使有机电化学晶体管适用于生物接口、逻辑电路和神经形态器件等领域。
2、目前，有机半导体的不稳定性是目前有机电子器件大规模应用急需解决的问题之一，高温、高湿等极端环境会加剧有机材料的性能衰减。其原因包括有机半导体的热诱导氧化、薄膜的晶体结构或形态的变化以及薄膜膨胀引起材料结构的破坏。而有机电化学晶体管大多数情况下均在水溶液中操作，水对于半导体膜薄的破坏会影响器件的长期稳定性。在器件工作时，离子对半导体体相掺杂/去掺杂的过程会加剧薄膜的溶胀，造成器件电学性能的进一步衰减。因此开发一种兼具高性能、高稳定性并在极端环境下稳定工作的有机电化学晶体管从根本上具有挑战性。
技术实现思路
1、本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种具有耐高温高湿以及耐盐溶液的高稳定性的有机电化学晶体管阵列及其制备方法和应用。
2、本发明提供了一种有机电化学晶体管阵列，具有这样的特征，具有耐高温高湿以及耐盐溶液的高稳定性，包括：基底，为有机电化学晶体管阵列的支撑层；源漏栅电极，包括源极、漏极以及栅极，三者共面沉积于基底之上；半导体层，设置于源漏栅电极以及源极和漏极之间的基底之上；以及离子层，设置于基底和半导体层之上，为电解液或离子凝胶，电解液包括nacl(aq)，kcl(aq)或pbs(aq)，离子凝胶包括pegda、hompp和emim:tfsi。
3、在本发明提供的有机电化学晶体管阵列中，还可以具有这样的特征：其中，基底包括玻璃基底、石英基底、硅基底、pet基底或pi基底。
4、在本发明提供的有机电化学晶体管阵列中，还可以具有这样的特征：其中，源漏栅电极材料包括导电金属、导电合金、导电金属氧化物、碳纳米管或导电聚合物中的任意一种，源漏栅电极的厚度为20～100nm。
5、在本发明提供的有机电化学晶体管阵列中，还可以具有这样的特征：其中，半导体层包括共轭聚合物半导体和掺杂剂，共轭聚合物半导体包括pg(2t-t)、pedot/pss、dppdtt、pdpp4t或p3ht中的任意一种或多种，半导体层中的共轭聚合物半导体浓度为1～5mg/ml，掺杂剂包括trtpfb、f4tcnq或bcf中的任意一种或多种，掺杂剂与共轭聚合物半导体的质量比为(0.001～1)：1，源漏栅电极之上的半导体层的厚度为20～500nm。
6、在本发明提供的有机电化学晶体管阵列中，还可以具有这样的特征：其中，半导体层在源极和漏极之间形成有导电沟道，导电沟道的长度为源极和漏极之间的距离，范围20μm～1mm。
7、在本发明提供的有机电化学晶体管阵列中，还可以具有这样的特征：其中，电解液浓度为0.1mol/l，pegda、hompp和emim:tfsi的质量比为8:4:88。
8、本发明还提供了一种有机电化学晶体管阵列的制备方法，具有这样的特征，用于制备前述任意一项的有机电化学晶体管阵列，包括以下步骤：s10，在基底上制备源漏栅电极；s20，将共轭聚合物半导体与掺杂剂共混后旋涂于源漏栅电极以及基底之上，随后退火并刻蚀得到设定图案的半导体层；s30，在基底和半导体层上设置离子层。
9、在本发明提供的有机电化学晶体管阵列的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s30中，当离子层为电解液时，设置离子层的方法为：将固化后设定形状的pdms模具设置于基底之上，使得源漏栅电极和半导体层均位于pdms模具内部，并且pdms模具为具有向上开口的凹槽结构，最后向pdms模具中倒入电解液并淹没源漏栅电极和半导体层；当离子层为离子凝胶时，设置离子层的方法为：将离子凝胶滴涂于基底和半导体层之上，随后用紫外光照射后显影并干燥。
10、本发明还提供了一种有机电化学晶体管阵列在高温高湿以及盐溶液中的应用，其特征在于，有机电化学晶体管阵列可实现反相器和与非门等逻辑电路行为，具有高稳定性、高开关比、低亚阈值摆幅、低操作电压以及高温下的逻辑电路功能。
11、在本发明提供的有机电化学晶体管阵列在高温高湿以及盐溶液中的应用中，还可以具有这样的特征：其中，源漏栅电极为有机电化学晶体管阵列提供驱动电压，离子层受栅极的电压驱动引起内部离子向半导体层的表面迁移、分布和掺杂，以改变导电沟道的电导，半导体层通过其表面及体相离子掺杂改变导电沟道的电导，以改变源极和漏极之间的电流大小。
12、发明的作用与效果
13、根据本发明所涉及的一种有机电化学晶体管阵列及其制备方法和应用，因为有机电化学晶体管阵列包括：基底，为有机电化学晶体管阵列的支撑层；源漏栅电极，包括源极、漏极以及栅极，三者共面沉积于基底之上；半导体层，设置于源漏栅电极以及源极和漏极之间的基底之上；以及离子层，设置于基底和半导体层之上，为电解液或离子凝胶，电解液包括nacl(aq)，kcl(aq)或pbs(aq)，离子凝胶包括pegda、hompp和emim:tfsi。制备方法包括以下步骤：s10，在基底上制备源漏栅电极；s20，将共轭聚合物半导体与掺杂剂共混后旋涂于源漏栅电极以及基底之上，随后退火并刻蚀得到设定图案的半导体层；s30，在基底和半导体层上设置离子层。
14、所以，本发明的有机电化学晶体管阵列可在极端环境下长期稳定工作，阵列均一性良好，且高温下稳定工作。利用栅极电压驱动离子凝胶中的离子迁移至半导体层表面和内部改变沟道电导，即使在高温环境下器件仍可以实现反相器、与非门等逻辑电路行为，并在极端环境下展示出优异的稳定性。
1.一种有机电化学晶体管阵列，其特征在于，具有耐高温高湿以及耐盐溶液的高稳定性，包括：
2.根据权利要求1所述的有机电化学晶体管阵列，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的有机电化学晶体管阵列，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的有机电化学晶体管阵列，其特征在于：
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的有机电化学晶体管阵列，其特征在于：
6.根据权利要求1中任意一项所述的有机电化学晶体管阵列，其特征在于：
7.一种有机电化学晶体管阵列的制备方法，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电化学晶体管阵列，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的有机电化学晶体管阵列的制备方法，其特征在于：
9.如权利要求1～6中任意一项所述的有机电化学晶体管阵列在高温高湿以及盐溶液中的应用，
10.根据权利要求9所述的有机电化学晶体管阵列在高温高湿以及盐溶液中的应用，其特征在于：
