[發明專利]基于PI的液柵型石墨烯場效應管的制備方法和檢測方法

有效

• 申請號: 201310069819.9
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103199020A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 吳蕾;成霽;金慶輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/786;G01R31/26;G01N21/64
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

1.一種基于PI的液柵型石墨烯場效應管的制備方法，其特征在于在硅基底上沉積鋁層作為犧牲層；將PI光刻膠旋涂在鋁層上作為柔性場效應管的基底；以商品化的石墨烯/聚甲基酸甲酯薄膜轉移至預先沉積在PI基底上的鈦/金電極，形成良好的歐姆接觸；以AZ4620光刻膠作為石墨烯圖形化的掩模層；以氧等離子體對石墨烯進行刻蝕；利用PI光刻膠在圖形化的石墨烯表面制作絕緣層，形成液柵型的結構。

2.按權利要求1所述的方法，其特征在于具體步驟為：

a)使用Phiranha溶液清洗硅片，再用去離子水沖洗干凈，氧等離子體刻蝕處理；

b)在硅片表面先后沉積金屬鈦層和金屬鋁層；

c)在鋁層表面旋涂Durimide7510光刻膠，按掩膜進行曝光；

d)顯影，350℃固化PI，得到器件基底；

e)在基底上使用剝離工藝濺射鈦/金電極；

f)將石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上的銅箔用FeCl₃溶液腐蝕掉，去離子水清洗后將薄膜轉移到已制作電極位點的基底上，烘干，利用丙酮溶解聚甲基丙烯酸甲酯；

g)在石墨烯表面旋涂AZ4620光刻膠進行光刻，顯影后氧等離子體處理，利用丙酮溶解光刻膠；

h)在石墨烯表面旋涂Durimide7510光刻膠，按掩膜進行曝光，固化，獲得厚度為PI絕緣層；

i)將硅片放入HCl溶液中，腐蝕掉鋁犧牲層；取出釋放下來的器件，用去離子水清洗，從而獲得所需的場效應管。

3.按權利要求1所述的方法，其特征在于場效應管的基底和制作的絕緣層均為具有生物相容性的PI。

4.按權利要求2所述的方法，其特征在于所制的場效應管利用石墨烯與金屬實現歐姆接觸，以金電極作為引線。

5.按權利要求2所述的方法，其特征在于：

①步驟a)所述的等離子刻蝕處理的時間為5min；

②步驟b)所述的金屬鈦層厚度為10nm，沉積的金屬鋁層厚度為1微米；

③步驟e)所述的金電極厚度為80-120微米，寬度為40-60微米；

④步驟f)所述的石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯薄膜轉移到基底上50℃烘干，并利用50℃丙酮溶解聚甲基丙烯酸甲酯；

⑤步驟g)中所述的等離子體處理時間為5min；

⑥步驟h)中旋涂的光刻的厚度為4～6微米，光刻膠的固化溫度為350℃，時間為1小時。

6.按權利要求1或2制備的基于PI的液柵型石墨烯場效應管的檢測方法，其特征在于檢測步驟是：

（1）將釋放下來的器件固定于玻片上，用導電銀膠將電極引線與電流表相連接；

（2）用PDMS將1厘米高的玻璃環粘在器件表面，形成一個腔室，加熱使PDMS固化；

（3）在腔室中加入1毫升PBS緩沖液，將連接至電壓源的AgCl/Ag參比電極放入腔室中；

（4）在場效應管的漏極和源極間加100毫伏的電壓，通過控制AgCl/Ag參比電極的電位，控制漏-源電流的大小，得到轉移特性曲線；

（5）固定AgCl/Ag參比電極的電位，改變場效應管的漏-源電壓，得到輸出特性曲線。