[发明专利]一种基于掺杂金属原子的石墨烯谐振式气体传感器的制备工艺

摘要

本发明属于传感器技术领域，涉及一种石墨烯谐振式气体传感器，尤其涉及一种基于掺杂金属原子的石墨烯谐振式气体传感器及其制备工艺。本发明通过将金属原子镶嵌进石墨烯谐振梁中，过渡金属层可将掺杂的金属原子作为锚点，紧紧的吸附在石墨烯谐振梁的表面，改善了过渡金属层与石墨烯谐振梁的表面接触质量，有效的解决了传统式谐振式气体传感器质量差和敏感性低等问题。

主权项

1.一种基于掺杂金属原子的石墨烯谐振式气体传感器的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：在Si基板(1)上通过化学气相沉积CVD方法沉积一层SiO₂介质层(2)，然后采用无水乙醇和去离子水对SiO₂介质层进行超声清洗；/n步骤2：在SiO₂介质层(2)表面旋涂PPA(3)，采用纳米3D结构直写机在PPA(3)上刻蚀出三个矩形槽；通过电子束蒸镀EBE技术在上述矩形槽内均先沉积一层Ti，再沉积一层Au-Pt合金材料，沉积完成后，利用纳米3D结构直写机去除掉剩余的PPA(3)，得到的金属块依次作为源极金属电极(4)、栅极金属电极(5)、漏极金属电极(6)；/n步骤3：采用聚焦离子束FIB切除栅极金属电极(5)的一部分，使栅极金属电极(5)与源极金属电极(4)和漏极金属电极(6)之间产生高度差；/n步骤4：采用机械剥离的方法制备单层的石墨烯薄膜(7)，利用透射电子显微镜TEM在石墨烯薄膜(7)内逐步制备出n个C原子空位，C原子空位应位于石墨烯薄膜(7)中心直径为10～20nm的范围内，在石墨烯薄膜(7)表面旋涂PPA，采用纳米3D结构直写机在PPA上刻蚀出一个圆形的通孔，通孔位于C原子空位上方，通过EBE在上述圆形通孔内沉积金属材料作为过渡层金属(9)，并利用纳米3D结构直写机去除掉剩余的PPA，最后通过FIB切割出所需要的石墨烯谐振梁(8)尺寸，使沉积的过渡层金属(9)位于石墨烯谐振梁(8)的中心位置；/n步骤5：通过湿法转移的方法将步骤4得到的石墨烯谐振梁(8)转移到源极金属电极(4)和漏极金属电极(6)的上方；/n步骤6：在石墨烯谐振梁(8)的过渡层金属(9)上修饰聚合物涂层(10)，得到基于掺杂金属原子的石墨烯谐振式气体传感器。/n