[發(fā)明專利]一種氧化鋅石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810385619.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108648992B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐春祥;趙杰;游道通;石增良;朱燁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/04
• 分類號(hào): H01L21/04;H01L29/786
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化鋅石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的制備方法，在金屬基底上用化學(xué)氣相法制備石墨烯薄膜；然后以石墨烯薄膜為溝道制備場(chǎng)效應(yīng)管；最后石墨烯基場(chǎng)效應(yīng)管的溝道上固定放置氧化鋅微米棒。氧化鋅微米棒作為混合異質(zhì)結(jié)的一維材料直接固定于石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的溝道中，作為提供壽命長(zhǎng)的空穴以及光電接收材料，不會(huì)傷害氧化鋅和石墨烯的表面；從而利用氧化鋅對(duì)紫外光比較敏感的優(yōu)異特性將二維石墨烯的超高載流子遷移率與一維氧化鋅微米棒的超長(zhǎng)載流子壽命的優(yōu)勢(shì)結(jié)合，制得性能優(yōu)良的氧化鋅石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)材料的制備，尤其涉及一種氧化鋅石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的制備方法。

背景技術(shù)

氧化鋅(ZnO)是一種重要的II-VI族半導(dǎo)體材料，具有寬直接帶隙(3.37eV)和高激子束縛能(60meV)，同時(shí)具有無(wú)毒無(wú)害、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在包括紫外激光、太陽(yáng)能電池、光催化及氣體傳感器等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。

氧化鋅石墨烯復(fù)合材料具有WGM效應(yīng)，利用氧化鋅對(duì)紫外光比較敏感的優(yōu)異特性將二維石墨烯的超高載流子遷移率與一維氧化鋅微米棒的超長(zhǎng)載流子壽命的優(yōu)勢(shì)結(jié)合，能增加石墨烯的功能應(yīng)用，同時(shí)也能提高宿主材料的性能，因此具有重要意義。近年來(lái)，石墨烯基復(fù)合材料作為一種新興的材料帶來(lái)了新的應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中，研究者已通過(guò)諸如超聲噴霧熱解法、水熱法、溶劑熱法和微波輔助的還原方法等合成了石墨烯基復(fù)合材料；但這些復(fù)合材料制備過(guò)程較繁瑣、影響因素多、且在制備過(guò)程中會(huì)破壞另一種材料的完整度，最終影響場(chǎng)效應(yīng)管的構(gòu)建效果。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋅石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種氧化鋅石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的制備方法，包括如下步驟：

(1)在金屬基底上用化學(xué)氣相法制備石墨烯薄膜；

(2)以石墨烯薄膜為溝道制備場(chǎng)效應(yīng)管；

(3)在步驟(2)所述石墨烯基場(chǎng)效應(yīng)管的溝道上固定放置氧化鋅微米棒。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述金屬基底為銅基底或鉑基底。

進(jìn)一步地，步驟(1)所述的化學(xué)氣相法中，具體步驟為：把基底金屬箔片放入爐中，通入氫氣和氬氣或者氮?dú)獗Ｗo(hù)加熱至1000℃左右，穩(wěn)定溫度，保持20min左右；然后停止通入保護(hù)氣體，改通入碳源氣體，大約30min，反應(yīng)完成；切斷電源，關(guān)閉甲烷氣體，再通入保護(hù)氣體排凈甲烷氣體，在保護(hù)氣體的環(huán)境下直至管子冷卻到室溫，取出金屬箔片，得到金屬箔片上的石墨烯。

進(jìn)一步地，步驟(2)所述以石墨烯薄膜為溝道制備場(chǎng)效應(yīng)管的方法包括光刻、刻蝕以及電子束蒸鍍。

其中，光刻工藝包括旋涂、曝光、前烘、顯影以及后烘等技術(shù)，光刻所使用的光刻膠是正膠光刻膠，所使用的掩模版為5寸鉻板，設(shè)計(jì)的溝道長(zhǎng)度最小為10微米，最大為100微米；顯影液于光刻膠對(duì)應(yīng)，顯影時(shí)間為30s～100s；前烘后烘的時(shí)間為60s～120s，溫度控制在90℃～120℃。

進(jìn)一步地，刻蝕工藝目的在于將溝道外的石墨烯去除掉，從而得到圖案化石墨烯；其中刻蝕時(shí)間控制在1～5min，功率控制在10W～100W，氧通量為10～80sccm。

進(jìn)一步地，電子束蒸鍍工藝制備的金屬為合金電極，所述合金電極為源、漏電極為5～15nm Gr和45～55nm Au。

進(jìn)一步地，步驟(3)所述固定放置氧化鋅微米棒包括如下步驟：

(a)用液態(tài)銀漿將氧化鋅微米棒的任意一端固定在石墨烯基場(chǎng)效應(yīng)管的溝道中；

(b)撥動(dòng)氧化鋅微米棒的另一端，使其處于溝道中，不與旁邊的金屬電極接觸，得到樣品A；

(c)將樣品A固定端的液態(tài)銀漿烘干、退火，從而完成氧化鋅微米棒的固定放置。