[发明专利]调节石墨烯禁带宽度的方法、石墨烯半导体元件、半导体和应用

权利要求书

1.一种调节石墨烯禁带宽度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)提供氧化石墨烯、任选的调节剂和水形成的第一溶液；

(b)使第一溶液在基材表面形成薄膜，然后将形成有薄膜的基材进行干燥、加热，以使薄膜中的氧化石墨烯还原为石墨烯，任选的采用氧化剂进行处理，以调节石墨烯的禁带宽度；

其中，调节剂和氧化剂择一存在，所述调节剂包括C2-C6烷基胺，所述氧化剂包括双氧水、硫酸溶液、硝酸溶液、氯酸溶液、高碘酸溶液或臭氧中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的调节石墨烯禁带宽度的方法，其特征在于，包括以下方法(Ι)或方法(Ⅱ)：

所述方法(Ι)包括以下步骤：

(a)提供氧化石墨烯和水形成的第一溶液；

(b)使第一溶液在基材表面形成薄膜，然后将形成有薄膜的基材进行干燥、加热，以使薄膜中的氧化石墨烯还原为石墨烯，采用氧化剂进行处理，以提高石墨烯的禁带宽度；其中，氧化剂包括双氧水、硫酸溶液、硝酸溶液、氯酸溶液、高碘酸溶液或臭氧中的任意一种；

所述方法(Ⅱ)包括以下步骤：

(a)提供氧化石墨烯、调节剂和水形成的第一溶液；其中，调节剂包括C2-C6烷基胺；

(b)使第一溶液在基材表面形成薄膜，然后将形成有薄膜的基材进行干燥、加热，以使薄膜中的氧化石墨烯还原为石墨烯且使石墨烯表面的羧基转化为酰胺键，以降低石墨烯的禁带宽度。

3.根据权利要求1或2所述的调节石墨烯禁带宽度的方法，其特征在于，步骤(a)中，第一溶液中氧化石墨烯的质量浓度为0-0.4％且不包括0％。

4.根据权利要求1或2所述的调节石墨烯禁带宽度的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述调节剂包括乙胺、丙胺、丁胺、戊胺或己胺中的任意一种或至少两种的组合；

优选的，步骤(a)中，第一溶液中调节剂与氧化石墨烯的质量比为(0.0001-1)：1。

5.根据权利要求1或2所述的调节石墨烯禁带宽度的方法，其特征在于，步骤(b)中，薄膜的厚度为50-2000nm；

优选的，步骤(b)中，基材包括聚酰亚胺基材、玻璃基材或亲水树脂基材中的任意一种；

优选的，步骤(b)中，第一溶液在基材表面形成薄膜的方法包括喷涂打印法、提拉法、旋涂法、流延法、干压法或化学气相沉积法中的任意一种。

6.根据权利要求1或2所述的调节石墨烯禁带宽度的方法，其特征在于，步骤(b)中，干燥的温度为60-100℃，干燥的时间为1-4h；

优选的，步骤(b)中，加热的温度为180-280℃，加热的时间为10-300min。

7.根据权利要求1或2所述的调节石墨烯禁带宽度的方法，其特征在于，步骤(b)中，处理的温度为25-60℃，处理的时间为0.5-2h；

优选的，双氧水的质量分数为1-50％；

优选的，硫酸溶液的质量分数为75-98％；

优选的，硝酸溶液的质量分数为5-40％；

优选的，氯酸溶液的质量分数为1-10％；

优选的，高碘酸溶液的质量分数为1-10％；

优选的，臭氧的压力为1-100KPa。

8.一种石墨烯半导体元件，其特征在于，采用上述权利要求1-7任意一项所述的调节石墨烯禁带宽度的方法制成。

9.一种半导体，其特征在于，包括权利要求8所述的石墨烯半导体元件。

10.权利要求1-7任意一项所述的调节石墨烯禁带宽度的方法、权利要求8所述的石墨烯半导体元件或权利要求9所述的半导体在半导体领域中的应用。