[发明专利]一种简易制备N型石墨烯场效应管的方法

摘要

本发明公开了一种简易制备N型石墨烯场效应管的方法。以化学氧化制备的氧化石墨烯为原料，包括将氧化石墨烯片在基底上旋涂成薄膜，通过光照实现氮掺杂石墨烯的方法。将氟化石墨烯薄膜在NH₃气（流量为10torr～30torr）氛围下，通过使用65到75mJ/cm²能量的激光或汞灯能选择的区域位置进行光照，光照时间在5～60分钟范围内，通过光照同时实现还原和氮原子的掺杂。本发明操作方便、成本低、能大批量制备，本发明通过光照时间、强度和掺氟浓度，以达到调控氮掺杂含量、石墨烯的导电率和带隙以及实现N型石墨烯场效应管的效果。

主权项

一种简易制备N型石墨烯场效应管的方法，其特征在于具体步骤为：（1）将6‑10g鳞片石墨、6‑10g硝酸钠和350‑400mL市售的浓硫酸冰浴混匀；然后缓慢加入45‑55g高锰酸钾，磁力搅拌混匀后在35摄氏温度中加热2小时；接着加入320mL去离子水搅拌15分钟，再加入800 mL去离子水和40 mL H₂O₂搅拌10分钟，得到绿色悬浮液；（2）将步骤（1）得到的绿色悬浮液加入0.0001mol/L的稀硝酸溶液进行清洗，然后14000rpm的离心速度离心获得沉淀；(3)重复步骤（2）2‑3次；(4) 将步骤(3）得到的悬浮液再加入去离子水，14000rpm高速离心得到沉淀；（5）重复步骤（4）加入去离子水再离心的过程10遍，确保不含有其他杂质，得到氧化石墨烯溶液；(6)将步骤（5）得到的氧化石墨烯溶液利用冷凝干燥机干燥，得到氧化石墨烯粉末；（7）将步骤（6）得到的氧化石墨烯粉末与质量百分比浓度为80‑90%的乙醇，配置溶液浓度为1mg/mL，超声辅助，超声时间25‑35分钟，得到分散较好的氧化石墨烯‑乙醇溶液；通过旋涂的方法在0.3‑0.8mm SiO₂/Si基片上将氧化石墨烯‑乙醇溶液有序组装成大面积氧化石墨烯薄膜即GO薄膜，SiO₂层厚度为200‑500纳米，GO薄膜的含氧量较高，其中氧碳原子比为2：5；其中GO薄膜的厚度为30‑100纳米；（8）将步骤（7）所制得的GO薄膜放入一个石英舟里面，再将石英舟放入自制备的光照还原装置中，该装置由一能封闭、能通气体的透明容器，上方放上光源，光源的频谱范围在200nm至760nm之间，光源为单色光或白光；GO薄膜在流量为10torr～30torr 的NH₃气氛围下，通过使用65 到 75 mJ/cm²能量的激光或汞灯能选择的区域位置进行光照，通过光照还原时产生脱氟效应，光源对GO薄膜实现全覆盖，经过5～60分钟的光照时间，即制得氮掺杂石墨烯薄膜；（9）在大气氛围中，取下步骤（9）透明容器一侧的管道，取出氮掺杂石墨烯薄膜，氮掺杂石墨烯薄膜去除了大部分含氧基团；（10）将步骤（9）所制备的氮掺杂石墨烯薄膜上分别蒸镀金电极做为源电极和漏电极，另外，在SiO₂/Si底端镀上金电极作为栅电极。