[发明专利]一种石墨烯压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯压力传感器，其特征在于，包括：聚二甲基硅氧烷基底（1）、主电极对（2）、辅电极对（3）和石墨烯薄膜（4）；

所述聚二甲基硅氧烷基底（1）上加工有空腔；

所述主电极对（2）设置于所述聚二甲基硅氧烷基底（1）上，处于所述空腔的两侧；

所述辅电极对（3）设置于所述聚二甲基硅氧烷基底（1）上，处于所述空腔的两侧；

所述主电极对（2）和所述辅电极对（3）均设置有引线；所述石墨烯薄膜（4）覆盖在所述空腔以及主电极对（2）和辅电极对（3）的引线上；主电极对（2）和辅电极对（3）的引线将石墨烯薄膜（4）分隔成3个大小相等的区域；

其中，所述聚二甲基硅氧烷基底（1）贴合在具有预设曲率的模具（5）上，利用模具（5）控制聚二甲基硅氧烷基底（1）的预弯曲恢复平坦的势能，实现空腔上方区域石墨烯薄膜的预应力调节。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯压力传感器，其特征在于，所述空腔通过在硅片上倒模方式制成。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯压力传感器，其特征在于，主电极对（2）、辅助电极对（3）通过电子束蒸发的方式沉积在聚二甲基硅氧烷基底（1）上，通过剥离工艺进行图形化。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯压力传感器，其特征在于，主电极对（2）、辅助电极对（3）的沉积厚度为50nm～100nm。

5.一种权利要求1所述的石墨烯压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制备带有空腔的聚二甲基硅氧烷基底（1）；

步骤2，在聚二甲基硅氧烷基底（1）的空腔两侧，沉积获得主电极对（2）；在聚二甲基硅氧烷基底（1）的空腔两侧，沉积获得辅电极对（3）；

其中，所述主电极对（2）和所述辅电极对（3）均设置有引线；

步骤3，将聚二甲基硅氧烷基底（1）贴合在具有预设曲率的模具（5）上，使聚二甲基硅氧烷基底（1）产生弯曲；

步骤4，用石墨烯薄膜（4）覆盖所述空腔以及主电极对（2）和辅电极对（3）的引线；

步骤5，将聚二甲基硅氧烷基底（1）与模具（5）分开，通过所述聚二甲基硅氧烷基底（1）的恢复势能实现石墨烯薄膜（4）张紧；对石墨烯薄膜（1）进行图形化。

6.根据权利要求5所述的一种石墨烯压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤1具体包括：

步骤1.1，通过刻蚀工艺制备获得硅基倒模模具；

步骤1.2，在硅基模具表面，PDMS旋涂1mm~2mm，并加热固化；

步骤1.3，将固化后的PDMS基底揭下，获得带有空腔的聚二甲基硅氧烷基底（1）。

7.根据权利要求5所述的一种石墨烯压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤2具体包括：

在聚二甲基硅氧烷基底（1）的表面进行匀胶、光刻和显影，然后沉积金属电极，获得主电极对（2）和辅电极对（3）。

8.根据权利要求5所述的一种石墨烯压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤4具体包括：

在铜基底石墨烯上旋涂PMMA，得到PMMA/石墨烯/铜基底三明治结构；

将PMMA/石墨烯/铜基底三明治结构置入铜腐蚀液中，刻蚀去掉铜基底，获得PMMA/石墨烯结构；

在去离子水中，将PMMA/石墨烯结构转移到步骤3获得的弯曲聚二甲基硅氧烷基底（1）上。

9.根据权利要求5所述的一种石墨烯压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤5具体包括：

将聚二甲基硅氧烷基底（1）与模具（5）分开，得到PMMA/石墨烯/聚二甲基硅氧烷基底结构；

在PMMA/石墨烯/聚二甲基硅氧烷基底结构表面匀胶、光刻和显影后，用等离子体去除掉光刻胶未保护的PMMA和石墨烯部分，通过丙酮去除掉光刻胶和PMMA，获得石墨烯压力传感器。