[发明专利]一种全碳石墨烯器件及其制备方法

权利要求书

1.一种全碳石墨烯器件，包括源电极、漏电极、沟道、基底层，其特征在于，所述源电极和漏电极分别连接于沟道的两侧，所述基底层位于源电极、漏电极及沟道的下方；所述源电极和漏电极为碳纳米管-石墨烯复合膜；所述沟道由石墨烯组成；所述源电极、漏电极与沟道为连续一体薄膜；所述基底层作为支撑层位于所述薄膜下面。

2.根据权利要求1所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，用于组成沟道的石墨烯为单层石墨烯，所述复合膜中石墨烯层数为1-5层。

3.根据权利要求1或2所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述基底层为硅片或柔性基底。

4.根据权利要求3所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或者聚二甲基硅氧烷中的一种。

5.根据权利要求3所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述硅片为高掺杂硅晶圆。

6.根据权利要求5所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述高掺杂硅晶圆表面覆盖热氧化二氧化硅层。

7.根据权利要求4所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯基底层厚度为100μm-1000μm。

8.根据权利要求7所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯基底层厚度为200μm。

9.根据权利要求1所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述源电极与漏电极之间的间距为1μm-1000μm。

10.根据权利要求1所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述沟道的宽度为1μm-1000μm。

11.根据权利要求4所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，当聚对苯二甲酸乙二醇酯基底层厚度为200μm时，所述的全碳石墨烯器件的最小弯曲半径为1.3mm。

12.权利要求1-11任一项所述全碳石墨烯器件的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铜箔上的碳纳米管膜图形化；

(2)将步骤(1)所得的碳纳米管膜图形化的铜箔放入化学气相沉积系统中，生长石墨烯，得到复合膜-石墨烯薄膜；

(3)分割步骤(2)所得复合膜-石墨烯薄膜，制备不同沟道尺寸的源漏电极和沟道；

(4)在表面覆盖复合膜-石墨烯薄膜的铜箔上旋涂有机胶，然后置于铜刻蚀液中除去铜箔，得到有机薄膜与全碳层的复合结构；

(5)将步骤(4)所得有机薄膜与全碳层的复合结构转移到基底层上，去除有机胶，得到全碳石墨烯器件。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中碳纳米管膜图形化采用微加工工艺进行。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中碳纳米管膜图形化采用“自上而下”的微加工工艺进行。

15.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括：以金属掩膜板做保护，利用刻蚀方法将金属掩膜板上的图形转移到铜箔支撑的碳纳米管膜上。

16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述刻蚀方法为反应离子刻蚀，刻蚀条件为：系统压强1-50Pa，刻蚀功率50-300W，氧气流量5-30sccm，刻蚀时间3-5min。

17.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述化学气相沉积系统为低压化学气相沉积系统。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述化学气相沉积系统的具体制备过程为：抽真空至7.8×10^-2-8.0×10^-2Torr，通入流量为5-20sccm的氢气，30-60min内将管式炉升温至900-1050℃，并继续保温10-60min，然后通入流量为10-20sccm的甲烷，继续反应30-90min。

19.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述分割采用微加工工艺进行。