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

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1000 Å，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°C，回流時間為4.5小時，而鈦酸鋇薄膜燒結溫度約340°C 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558 mV/pH。