[发明专利]一种石墨烯/富勒烯/石墨烯全碳分子器件构筑方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯/富勒烯/石墨烯全碳分子器件构筑方法，包括如下步骤：1)构建MCBJ组件，其包括两个石墨烯电极以及液池，所述的两个石墨烯电极位于液池内；2)吸取富勒烯分子溶液加入液池中，使石墨烯电极浸没于该分子溶液中；3)在电极两端施加一定偏压，启动顶杆驱动芯片弯曲，生成石墨烯/富勒烯/石墨烯全碳分子器件。本发明方法可成功构建石墨烯/富勒烯/石墨烯全碳分子器件。

技术领域

发明涉及碳基电子学、全碳分子器件及单分子电学测量技术。

背景技术

电子器件小型化是时代发展的趋势。摩尔定律预测：芯片上集成电路数目每18个月就会增长一倍。集成电路数目的增多预示着电子器件的尺寸的缩小。但目前硅基电子器件小型化已趋于材料和物理极限，包括零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯在内的碳基纳米材料被认为是取代硅基半导体的最优选择。与此同时，二维石墨烯/一维碳纳米管复合碳基纳米材料也因为展现出单一个体所不具备的优良物理化学特性受到了科研工作者的广泛关注。石墨烯/碳纳米管复合材料可分为富石墨烯杂化和富碳纳米管杂化两类。富石墨烯杂化表现为碳纳米管水平或垂直分布于大面积石墨烯片层间的结构，碳纳米管有效抑制了石墨烯层层堆叠现象发生，增加了空洞数量，该复合材料表现出相比于单一石墨烯或碳纳米管更佳的导电、导热、氢存储等性质。富碳纳米管杂化表现为小片层石墨烯与碳纳米管的内层或外层结构相连的结构，小片层石墨烯增加了催化基团，该复合材料可作为良好的氧化还原催化剂。近年来石墨烯/碳纳米管复合材料合成技术愈加成熟，并成功应用于能量存储、电化学传感器、光电器件等领域。

碳基纳米材料家族的另一成员富勒烯具有超导、耐高压、强磁性等优异的物理化学性能，基于富勒烯的分子器件也表现出整流行为，负微分电阻效应(NegativeDifferential Resistance Effect,NDR)等独特的物理现象。与碳纳米管相比，富勒烯具有零缺陷和结构稳定等优势，同时多种笼状全碳分子的合成技术的不断优化，为设计不同性能的纳米分子器件提供了更多的选择性。而石墨烯与富勒烯有望通过协同作用，构筑电子传输通道，有效减少石墨烯晶界和缺陷带来的低电导率，二维石墨烯/零维富勒烯复合材料被预期具有优异的物理化学性能，但目前在这一重要方向研究工作仍是空白。

因此，构筑二维石墨烯/零维富勒烯复合纳米材料，并将其研究推进到单分子尺度，将极大的推动碳基电子学与全碳分子器件的进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于实现在单分子尺度二维石墨烯/零维富勒烯全碳分子器件的构筑，这将有助于研究二维石墨烯/零维富勒烯全碳分子器件物理化学性能，有助于全碳电子学的进一步发展。

本发明的技术方案如下：

一种石墨烯/富勒烯/石墨烯全碳分子器件构筑方法，包括如下步骤：

1)构建MCBJ组件，其包括两个石墨烯电极以及液池，所述的两个石墨烯电极位于液池内；

2)吸取富勒烯分子溶液加入液池中，使石墨烯电极浸没于该分子溶液中；

3)在电极两端施加一定偏压，启动顶杆驱动芯片弯曲，生成石墨烯/富勒烯/石墨烯全碳分子器件。

在本发明中，步骤2)中，富勒烯分子溶液的溶剂包括正癸烷、正己烷、环己烷、庚烷、辛烷、异辛烷中的至少一种。

在本发明中，富勒烯分子溶液的浓度范围优选为0.01-0.1mg/ml。

在本发明中，所述的偏压范围优选为0.01-1.00V。