[发明专利]一种用于机械可控裂结技术的石墨烯电极芯片

说明书

一种用于机械可控裂结技术的石墨烯电极芯片，涉及石墨烯电极芯片。包括不锈钢片、石墨烯金属丝和环氧树脂；所述不锈钢片用于制备石墨烯芯片的基底，所述石墨烯金属丝安装在不锈钢片的悬空上方并通过环氧树脂进行固定。1)不锈钢基底的制备；2)环氧树脂的制备；3)环氧树脂的涂抹；4)一侧石墨烯电极的构造；5)环氧树脂的固化；6)另一侧石墨烯电极的构造；7)环氧树脂的滴涂；8)环氧树脂的固化。采用价格相对便宜的石墨烯金属丝和简单的不锈钢片结构制作了一种适用于MCBJ的新型石墨烯芯片，成功克服了金属电极的一些缺点，具有成本低廉、操作简便且分子结稳定性高等优点。可在普通化学实验室进行，具有良好的普适性。

技术领域

本发明涉及石墨烯电极芯片，尤其是涉及一种用于机械可控裂结技术的石墨烯电极芯片。

背景技术

机械可控裂结(Mechanically Controllable Break Junction，MCBJ)法是用于研究单个或少数原子、分子、超分子和原子团簇的电学性质的一种方法。MCBJ法具有在短时间内快速构筑大量分子结的能力，继扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope，STM)、原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)、微纳米加工技术等一系列能在纳米尺度进行操控的实验方法之后，MCBJ因其价格相对低廉、装置简单、易操以及重复性高等优点，进一步推动了分子电子学的发展。

芯片是MCBJ实验装置的核心部分。目前，国际上芯片制作普遍采用的为金属电极，包括铜、银、金、铂等。但此类金属电极存在着机械性能不稳定、实验环境条件下易被氧化以及费米能级附近的电子态密度分布相对较窄等问题，从而导致分子结的构筑比较困难。

与之相比，石墨烯电极具有成本低廉、机械强度高、费米能级处的电子态密度分布较宽等优点，更为重要的是石墨烯电极可与分子通过π–πstacking相互作用，从而使分子结构筑更加容易。基于上述原因，发展新型的石墨烯电极对于完善MCBJ装置的芯片体系十分重要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的机械可控裂结(MCBJ)技术中金属电极芯片中，金属电极机械性能不稳定、易被氧化以及费米能级附近的电子态密度分布相对较窄等缺点，提供一种用于机械可控裂结技术的石墨烯电极芯片。

本发明包括不锈钢片、石墨烯金属丝和环氧树脂；

所述不锈钢片用于制备石墨烯芯片的基底，所述石墨烯金属丝安装在不锈钢片的悬空上方并通过环氧树脂进行固定。

所述不锈钢片可采用不锈钢304，不锈钢片的长度可为30mm，宽度可为10mm，厚度可为200μm。

所述石墨烯金属丝用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法在直径为0.25～0.30mm的金属丝基底上生长了石墨烯金属丝，所述金属丝包括Cu、Ni等体系。

所述环氧树脂可采用Stycast 2850FT型树脂，所述Stycast 2850FT型树脂可配备催化剂与树脂质量百分比可为3.5％～4％的Henkel Loctite Catalyst 9催化剂。

所述石墨烯电极芯片可采用以下方法制备：

1)不锈钢基底的制备；

2)环氧树脂的制备；

3)环氧树脂的涂抹；

4)一侧石墨烯电极的构造；

5)环氧树脂的固化；

6)另一侧石墨烯电极的构造；

7)环氧树脂的滴涂；

8)环氧树脂的固化。