[发明专利]石墨烯晶体管及其制备方法、使用方法和自驱动电子皮肤

权利要求书

1.一种石墨烯晶体管的制备方法，包括以下步骤：

在基底上制备电极层，并将所述电极层光刻形成独立的源极和漏极；

将预先制备的石墨烯层转移至所述源极和漏极的上表面，所述石墨烯层与所述源极和漏极相接触；

在所述石墨烯层上制备离子凝胶介电层；

制备保护涂层，并将所述保护涂层涂覆至所述离子凝胶介电层的上表面；

其中，所述光刻形成独立的源极和漏极时，所述电极层还光刻形成有栅极，所述源极位于所述漏极和栅极之间；

其中，所述保护涂层为含氟涂层；

其中，在所述石墨烯层上制备所述离子凝胶介电层的步骤包括：采用质量比为90:8:2的1-乙基-3-甲基咪唑啉双（三氟甲基磺酰基）亚胺、聚乙二醇双丙烯酸酯单体与2-羟基-2甲基丙苯酮混合溶液及光引发剂2甲基丙苯酮混合形成离子凝胶液体，在所述石墨烯层的上表面加入所述离子凝胶液体，在紫外光下掩膜曝光后形成所述离子凝胶介电层；

其中，所述栅极的上表面也形成有所述离子凝胶介电层，且与所述石墨烯层上表面的离子凝胶介电层为一体结构；

其中，所述电极层的厚度范围为40~100 nm，所述离子凝胶介电层的厚度为300~1000 μm，长度为2~5 mm，所述保护涂层的厚度为100~300 μm，长度为2~5 mm。

2.根据权利要求1所述的石墨烯晶体管的制备方法，其中，所述制备保护涂层的方法包括：

疏水纳米粒子溶于四氟呋喃溶液，并加入全氟辛基三乙氧基硅烷及聚二甲基硅氧烷后超声形成溶液A；

聚二甲基硅氧烷溶于四氟呋喃溶液，形成溶液B；

将所述溶液A与溶液B混合后超声形成所述保护涂层。

3.一种根据权利要求1~2中任一项所述的石墨烯晶体管的制备方法制备的石墨烯晶体管，包括基底层、电极层、石墨烯层及离子凝胶介电层， 其中：

所述电极层包括形成于所述基底层同一表面上独立分布的源极和漏极；

所述石墨烯层位于所述源极和漏极的上表面，且与所述源极和漏极相接触；

所述离子凝胶介电层位于所述石墨烯层上表面。

4.根据权利要求3所述的石墨烯晶体管，其中，所述电极层还包括：

与所述源极和漏极位于所述基底层同一侧且独立分布的栅极；

所述源极位于所述漏极和栅极之间，所述石墨烯层与所述栅极不相接触。

5.根据权利要求4所述的石墨烯晶体管，其中，所述离子凝胶介电层与所述栅极上表面接触。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的石墨烯晶体管，还包括位于所述离子凝胶介电层上表面的保护涂层。

7.根据权利要求6所述的石墨烯晶体管，其中，所述保护涂层为含氟涂层。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的石墨烯晶体管，其中，所述基底层为柔性材料。

9.根据权利要求8所述的石墨烯晶体管，其中，所述基底层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的石墨烯晶体管，其中，所述电极层的主体材料包括金属或半导体材料。

11.根据权利要求10所述的石墨烯晶体管，其中，所述半导体材料包括石墨烯。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的石墨烯晶体管，其中，所述石墨烯层覆盖于所述源极和漏极的上表面。

13.根据权利要求12所述的石墨烯晶体管，其中，所述石墨烯层的两侧边与所述源极和漏极的侧边平齐。

14.根据权利要求3至13中任一项所述的石墨烯晶体管，其中，所述石墨烯层为单层石墨烯。