[发明专利]基于PI的液栅型石墨烯场效应管的制备方法和检测方法

权利要求书

1.一种基于PI的液栅型石墨烯场效应管的制备方法，其特征在于在硅基底上沉积铝层作为牺牲层；将PI光刻胶旋涂在铝层上作为柔性场效应管的基底；以商品化的石墨烯/聚甲基酸甲酯薄膜转移至预先沉积在PI基底上的钛/金电极，形成良好的欧姆接触；以AZ4620光刻胶作为石墨烯图形化的掩模层；以氧等离子体对石墨烯进行刻蚀；利用PI光刻胶在图形化的石墨烯表面制作绝缘层，形成液栅型的结构。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于具体步骤为：

a)使用Phiranha溶液清洗硅片，再用去离子水冲洗干净，氧等离子体刻蚀处理；

b)在硅片表面先后沉积金属钛层和金属铝层；

c)在铝层表面旋涂Durimide7510光刻胶，按掩膜进行曝光；

d)显影，350℃固化PI，得到器件基底；

e)在基底上使用剥离工艺溅射钛/金电极；

f)将石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上的铜箔用FeCl₃溶液腐蚀掉，去离子水清洗后将薄膜转移到已制作电极位点的基底上，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光刻胶进行光刻，显影后氧等离子体处理，利用丙酮溶解光刻胶；

h)在石墨烯表面旋涂Durimide7510光刻胶，按掩膜进行曝光，固化，获得厚度为PI绝缘层；

i)将硅片放入HCl溶液中，腐蚀掉铝牺牲层；取出释放下来的器件，用去离子水清洗，从而获得所需的场效应管。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于场效应管的基底和制作的绝缘层均为具有生物相容性的PI。

4.按权利要求2所述的方法，其特征在于所制的场效应管利用石墨烯与金属实现欧姆接触，以金电极作为引线。

5.按权利要求2所述的方法，其特征在于：

①步骤a)所述的等离子刻蚀处理的时间为5min；

②步骤b)所述的金属钛层厚度为10nm，沉积的金属铝层厚度为1微米；

③步骤e)所述的金电极厚度为80-120微米，宽度为40-60微米；

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

⑤步骤g)中所述的等离子体处理时间为5min；

⑥步骤h)中旋涂的光刻的厚度为4～6微米，光刻胶的固化温度为350℃，时间为1小时。

6.按权利要求1或2制备的基于PI的液栅型石墨烯场效应管的检测方法，其特征在于检测步骤是：

（1）将释放下来的器件固定于玻片上，用导电银胶将电极引线与电流表相连接；

（2）用PDMS将1厘米高的玻璃环粘在器件表面，形成一个腔室，加热使PDMS固化；

（3）在腔室中加入1毫升PBS缓冲液，将连接至电压源的AgCl/Ag参比电极放入腔室中；

（4）在场效应管的漏极和源极间加100毫伏的电压，通过控制AgCl/Ag参比电极的电位，控制漏-源电流的大小，得到转移特性曲线；

（5）固定AgCl/Ag参比电极的电位，改变场效应管的漏-源电压，得到输出特性曲线。