[發明專利]基于石墨烯的化學或生物傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 201410135696.9
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN104977347A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 蘇瑞鞏;王逸群;張寶順
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種基于石墨烯的化學或生物傳感器，其特征在于包括：

至少一端面為電絕緣面的基底，

設置在所述基底一端面上的，具有設定圖形結構的石墨烯層以及與石墨烯層配合的圖形源、漏電極，

覆蓋所述基底一端面的除所述石墨烯層和源、漏電極之外區域的鈍化層，

設置于所述基底另一端面上的柵電極，?

以及，連接在所述石墨烯層上的、用以檢測目標物質的識別物。

2.根據權利要求1所述的基于石墨烯的化學或生物傳感器，其特征在于所述石墨烯層中石墨烯條帶的寬度為5nm~5μm。

3.根據權利要求1-2中任一項所述的基于石墨烯的化學或生物傳感器，其特征在于所述源電極和漏電極的寬度為0.5~10μm。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的基于石墨烯的化學或生物傳感器，其特征在于所述鈍化層包括氧化硅或氮化硅鈍化層。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的基于石墨烯的化學或生物傳感器，其特征在于所述石墨烯層的局部表面被鈍化層掩蓋。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的基于石墨烯的化學或生物傳感器，其特征在于所述基底包括襯底以及生長于襯底表面的絕緣材料層，所述襯底材料包括硅、聚酰亞胺或聚二甲基硅氧烷，所述絕緣材料包括氧化硅、氮化硅或氧化鋁。

7.一種基于石墨烯的化學或生物傳感器的制作方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）提供至少一端面為電絕緣面的基底，并在所述基底的一端面上覆設石墨烯層，采用光刻工藝將第一光刻版圖形轉移到石墨烯層表面，再對石墨烯層進行蝕刻，蝕刻工藝包括等離子刻蝕或濕法腐蝕工藝，從而形成包含石墨烯納米帶、且具有設定圖形結構的石墨烯層；

（2）采用光刻工藝將第二光刻版圖形轉移到石墨烯層表面，再生長導電材料，進而剝離形成圖形源、漏電極，同時在所述基底另一端面設置柵電極；

（3）在所述基底的一端面上采用鈍化光刻版進行光刻定義圖形，從而在所述基底的一端面除石墨烯層及源、漏電極之外的區域覆蓋鈍化層，所述鈍化物包括氧化硅或氮化硅鈍化層；

（4）對石墨烯層進行表面修飾改性，并在石墨烯層表面連接用以檢測目標分子的識別物。

8.根據權利要求7所述基于石墨烯的化學或生物傳感器的制作方法，其特征在于包括：至少選用機械剝離法、化學氣相沉積法、化學氧化還原法中的任一種制備石墨烯。

9.根據權利要求7-8中任一項所述基于石墨烯的化學或生物傳感器的制作方法，其特征在于包括：

利用透明膠帶粘貼石墨片，通過多次重復，獲得石墨烯；

或者，在銅襯底或表面沉積有銅或鎳的硅片襯底上通入甲烷或乙炔，在800℃~1000℃高溫下沉積碳原子，并進一步降溫，使碳原子析出在襯底表面，獲得少層石墨烯，層數在1~5層；

或者，將石墨烯利用氧化劑進行處理得到氧化石墨溶液，而后利用還原劑對氧化石墨溶液進行還原，得到石墨烯，所述氧化劑包括濃硫酸、高錳酸鉀以及雙氧水，所述還原劑包括水合肼、硼氫化鈉或對苯二胺。

10.根據權利要求7-9中任一項所述基于石墨烯的化學或生物傳感器的制作方法，其特征在于步驟（1）包括：以有機溶劑對襯底進行清洗，而后在襯底上生長絕緣材料層，獲得所述基底；

其中，所述襯底包括柔性襯底或剛性襯底，所述剛性襯底包括硅襯底，所述柔性襯底的材料包括聚酰亞胺或聚二甲基硅氧烷。

11.根據權利要求7-10中任一項所述基于石墨烯的化學或生物傳感器的制作方法，其特征在于步驟（2）包括：

將采用機械剝離法制備的石墨烯轉移并粘接到基底的電絕緣表面，從而在所述基底的電絕緣表面上覆設石墨烯層；

或者，除去采用化學氣相沉積法制備的石墨烯中的金屬后，將其轉移至基底上，所述金屬元素包括銅或鎳；

或者，將采用化學氧化還原法制備的石墨烯的分散液施加在所述基底一端面上，從而在所述基底一端面上覆設石墨烯層，其中的施加方式包括滴加或旋涂。

12.根據權利要求7-11中任一項所述基于石墨烯的化學或生物傳感器的制作方法，其特征在于所述具有設定圖形結構的石墨烯層中石墨烯條帶的寬度為5nm~5μm。