[發(fā)明專利]一種基于超分子的單分子場效應(yīng)晶體管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110065805.4
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112898582B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝欣;郭雪峰;賈傳成;李佩慧
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué);北京大學(xué)
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;H01L51/05;H01L51/30
• 代理公司: 天津耀達律師事務(wù)所 12223
• 代理人: 張耀

1.一種基于超分子的單分子場效應(yīng)晶體管，其特征是，該單分子場效應(yīng)晶體管包括石墨烯陣列點電極、柵極、離子液體和超分子-石墨烯分子異質(zhì)結(jié)組成；

其中，所述柵極位于所述石墨烯陣列點電極的兩側(cè)，且與所述石墨烯陣列點電極無導(dǎo)電接觸；

所述超分子化合物與所述石墨烯陣列點電極之間通過酰胺鍵連接；

所述離子液體覆蓋所述石墨烯陣列點電極和柵極并充滿所述石墨烯陣列點電極和柵極之間的溝道；

所述柵極具體為鉑柵電極；

所述分子異質(zhì)結(jié)由式A和式B所示化合物中的至少一種制備得到；

所述式A中，x₁，x₂表示0或正整數(shù)；

所述式A中，R₁選自或-中的任意一種；

R₁為時，

R₁為時，

R₁為-時，

所述式B中，x₁表示0或正整數(shù)；

所述式B中，R₁選自或-中的任意一種；

所述式B中，R₂分別表示氫、鹵素、羥基、氨基、氰基、硝基、羧基、C1-6烷基、C1-6烷氧基、鹵代C1-6烷基、鹵代C1-6烷氧基、羥基C1-6烷基、羥基C1-6烷氧基或C1-6烷基氨基中的任意一種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超分子的單分子場效應(yīng)晶體管，其特征是：石墨烯點電極納米間隙長度為1-10nm，通過電子束曝光(EBL)以及反應(yīng)離子刻蝕(RIE)得到。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超分子的單分子場效應(yīng)晶體管，其特征是：石墨烯納米間隙間通過酰胺鍵引入超分子體系的分子橋制備單分子器件，分子橋末端為氨基，用于與石墨烯電極末端羧基進行化學(xué)鍵合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超分子的單分子場效應(yīng)晶體管，其特征是，所述的超分子化合物是通過主體分子和客體分子之間的主客體作用獲得的；主體分子為葫蘆脲[7]和葫蘆脲[8]，客體分子為紫精類、類紫精類。

5.一種制備權(quán)利要求1-4任一項所述基于超分子的單分子場效應(yīng)晶體管的方法，包括如下步驟：

1)制備石墨烯陣列電極；

2)在所述石墨烯陣列電極附近但非導(dǎo)電接觸位置，引入柵極；

3)構(gòu)建石墨烯納米間隙點電極；

4)通過主客體分子在溶劑中的自組裝獲得式A或式B所示的超分子化合物；

5)步驟4)得到的超分子化合物與步驟3)所得體系進行接觸反應(yīng)，即在所述石墨烯陣列點電極上通過酰胺鍵連接得到分子異質(zhì)結(jié)；

6)添加離子液體到石墨烯陣列點電極和柵極上，使所述離子液體覆蓋所述石墨烯陣列點電極和柵極并充滿所述石墨烯陣列點電極和柵極之間的溝道，得到所述單分子場效應(yīng)晶體管。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是：所述步驟4)中的主體為葫蘆脲[8]時，主體和客體分子的摩爾比為1:2；主體為葫蘆脲[7]時，主體和客體分子的摩爾比為1:1，所用的溶劑為二甲基亞砜。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是：所述步驟4)自組裝還包括，向體系中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽；

式A所示化合物中任意一種與1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的摩爾比范圍為1:20-1:40。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是：所述自組裝在無水吡啶中進行；所述無水吡啶10-20毫升。