[发明专利]一种基于卤水环境实现PN结效应的装置

说明书

本发明公开了一种基于卤水环境实现PN结效应的装置，包括氧化石墨烯膜、离子水溶液、第一电极、第二电极。所述氧化石墨烯膜与所述第一电极贴合封装成一个整体，所述氧化石墨烯膜的另一侧置入所述第二电极，所述氧化石墨烯膜与所述第二电极之间充填所述离子水溶液，以所述氧化石墨烯膜和所述离子水溶液作为系统，实现PN结效应。由于以氧化石墨烯膜和离子水溶液作为一个系统，整体实现PN结效应，因此，装置可作为一个电子元器件内置于生物体内，用生物体内的组织液作为离子水溶液真正实现生物‑机电一体化。

技术领域

本发明涉及利用氧化石墨烯膜制备、在卤水环境实现PN结效应的装置。

背景技术

现有的半导体装置，其PN结均是利用固态材料组合而成。对于目前的生物机器人、探测器、人工器官等设备而言，还无法实现真正的生物体-机电一体化。其中一个重要原因就是生物体中含有大量的水，各类器官都是在液相环境下存在。因此，现有的半导体装置无论作为生物体内监测生物体征的传感器，或者作为维持生物功能的人造器官，在生物体中应用时，首先需考虑防水、生物相容等各类问题。为了解决这些问题，需要增加许多诸如防水封装、生物相容涂层等非功能性配件，严重限制了半导体装置在生物体中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够将液相环境本身作为半导体器件的一部分，实现PN结的半导体装置。

本发明的第一技术方案为一种基于卤水环境实现PN结效应的装置，其特征在于：包括氧化石墨烯膜、离子水溶液、第一电极、第二电极，

所述氧化石墨烯膜与所述第一电极贴合封装成一个整体，所述氧化石墨烯膜的另一侧置入所述第二电极，所述氧化石墨烯膜与所述第二电极之间由所述离子水溶液隔离，以所述氧化石墨烯膜和所述离子水溶液作为系统，实现PN结效应。

第二技术方案基于第一技术方案，其特征在于：所述氧化石墨烯膜为氧化石墨烯/基膜结构的双层复合膜，

所述氧化石墨烯层作为功能层，其厚度在50～200nm范围内，所述基膜层为多空材料，厚度在1～500μm范围内选取。

第三技术方案基于第二技术方案，其特征在于：所述基膜层作为基体材料，采用包括醋酸纤维素膜，或聚砜膜或者聚偏氟乙烯膜材料，所述基膜层上具有孔径为0.005～0.05μm的孔。

第四技术方案基于第三技术方案，其特征在于：所述基膜层孔径为 0.02μm，基膜层厚度为110μm。

第五技术方案基于第一至第四中的任一技术方案，其特征在于：所述离子水溶液为氯化钾的水溶液、氯化钠的水溶液、生理盐水、生物的组织液中的任一种或几种的混合物。

第六技术方案基于第五技术方案，其特征在于：所述离子水溶液为 0.001mol/L～1mol/L的氯化钾的水溶液或者0.001mol/L～1mol/L的氯化钠水溶液。

第七技术方案基于第六技术方案，其特征在于：所述第一电极和所述第二电极之间的外加电压设定在-800～800mV范围内。

第八技术方案基于第二技术方案，其特征在于：所述氧化石墨烯膜采用以下方法制备，

步骤1(S1)，配置氧化石墨烯分散液：按重量配比：氧化石墨烯 0.00001～0.1％，去离子水99.9999～99.9％，将两者充分搅拌后置于超声装置处理，得到均匀的分散液；

步骤2(S2),抽滤过程：将基膜置于抽滤装置的滤芯上固定，将所述分散液置于抽滤装置进液侧，静置10～60min后，抽滤，取出后晾干，得到双层复合膜；

步骤3(S3)，双层复合膜的后处理：将所述双层复合膜置于气氛干燥箱中进行加热处理，得到所述氧化石墨烯膜。