石墨烯-碳纳米管FET器件的加工方法技术

石墨烯‑碳纳米管FET器件的加工方法，包括以下步骤，（1）、将石墨烯片装配到切割加工系统上；（2）、对切割加工系统设定切割作用力、切割速度和切割路径；（3）、将石墨烯片切割加工为石墨烯纳米带；（4）、加工出石墨烯纳米电极；（5）、建立单壁碳纳米管在非均匀电场中的受力模型；（6）、滴定单壁碳纳米管溶液到石墨烯纳米电极切断后的纳米间隙处。本发明专利技术加工方法精度高、鲁棒性强、操作简单、灵活、成本低廉。本发明专利技术加工的具有纳米间隙的石墨烯纳米电极可以作为探针用于纳米点电特性测试，以及微环境中生物分子的检测，具有更高的灵敏度，为构建体积更小、性能更高的微纳电子设备提供了新的途径。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯-碳纳米管FET器件的加工方法
本专利技术属于微纳加工、微纳装配
，具体涉及一种石墨烯-碳纳米管FET器件的加工方法。
技术介绍
纳米电极是电化学研究中新发展起来的一个领域。由于其具有常规电极无法比拟的优点：高传质速率、小时间常数、高信噪比、高电流密度，纳米电极被广泛应用在纳米生物传感器，单细胞分析,成像探针,电化学动力学研究等领域。当电极对之间的间隙达到纳米量级时，电极又被称为纳米间隙电极，纳米间隙电极是构建纳米尺度电路和设备的基础，它们成为检测纳米尺度材料，甚至是分子尺度材料特性的最为有效的工具。因此探索新的纳米电极材料，发展具有纳米间隙的纳米电极加工方法具有重要的理论研究和实际应用价值。石墨烯由于其极高的迁移率、超强的力学性能以及良好的热化学稳定性等优点，被广泛的用作电极材料，如替代铟锡氧化物（ITO）作为透明电极，制作有机发光二极管，太阳能电池，触摸屏等。由于石墨烯超薄的厚度以及与有机半导体良好的兼容性，使其非常适合作为有机半导体器件的电极材料。石墨烯纳米电极在基于介电层的电润湿（EWOD）方面也表现出优异的性能。另外，利用石墨烯也可以对单分子进行检测，如当DNA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.石墨烯‑碳纳米管FET器件的加工方法，其特征在于：包括以下步骤，（1）、将石墨烯片装配到切割加工系统上；（2）、对切割加工系统设定切割作用力、切割速度和切割路径；（3）、启动切割加工系统将石墨烯片切割加工为石墨烯纳米带；（4）、切断石墨烯纳米带，加工出电极前端宽度和电极对间隙均为纳米级别的石墨烯纳米电极；（5）、建立单壁碳纳米管在非均匀电场中的受力模型；（6）、将石墨烯纳米电极从切割加工系统上取下并放置到圆形样品平台上并进行负压固定，滴定单壁碳纳米管溶液在步骤（4）中石墨烯纳米电极切断后的纳米间隙处，完成石墨烯‑碳纳米管FET器件制作。

【技术特征摘要】
1.石墨烯-碳纳米管FET器件的加工方法，其特征在于：包括以下步骤，（1）、将石墨烯片装配到切割加工系统上；（2）、对切割加工系统设定切割作用力、切割速度和切割路径；（3）、启动切割加工系统将石墨烯片切割加工为石墨烯纳米带；（4）、切断石墨烯纳米带，加工出电极前端宽度和电极对间隙均为纳米级别的石墨烯纳米电极；（5）、建立单壁碳纳米管在非均匀电场中的受力模型；（6）、将石墨烯纳米电极从切割加工系统上取下并放置到圆形样品平台上并进行负压固定，滴定单壁碳纳米管溶液在步骤（4）中石墨烯纳米电极切断后的纳米间隙处，完成石墨烯-碳纳米管FET器件制作。2.根据权利要求1所述的石墨烯-碳纳米管FET器件的加工方法，其特征在于：步骤（1）中的切割加工系统包括驱动器、转接装置、探针安装夹、探针组件、XY向纳米移动平台和AFM控制器；AFM控制器通过控制线分别与驱动器和XY向纳米移动平台连接，驱动器通过转接装置与探针安装夹连接，探针组件安装在探针安装夹上，XY向纳米移动平台位于探针组件下方，XY向纳米移动平台上可拆卸连接有硅基芯片；硅基芯片包括二氧化硅层、硅掺杂层和一对金电极，二氧化硅层设置在硅掺杂层上，一对金电极设置在二氧化硅层顶部，金电极的上表面凸出于二氧化硅层的上表面，旋涂有PMMA的待加工的石墨烯片平铺装配到一对金电极上；金电极用于后期开展器件性能测试，硅掺杂层作为后面制作的石墨烯-碳纳米管FET器件的栅极；PMMA起到装配过程中维持石墨烯片完整的作用，利用丙酮可将PMMA清除。3.根据权利要求2所述的石墨烯-碳纳米管FET器件的加工方法，其特征在于：转接装置包括侧板，底板和四根插针，侧板垂直设置，侧板上开设有螺孔及减重孔，侧板通过穿过螺孔的螺栓与驱动器固定连接，侧板下侧边沿与底板的右侧边沿固定连接；侧板与底板之间成100°的夹角，四根插针上端固定连接在底板下表面四角处，其中一侧的两根插针通过过孔焊盘与底板上集成的印刷电路电连接，底板上集成的印刷电路通过信号线与驱动器信号输出端实现电连接。4.根据权利要求3所述的石墨烯-碳纳米管FET器件的加工方法，其特征在于：探针安装夹包括基底和预紧弹簧片，基底左侧底部设置有凹槽，凹槽内固定有压电陶瓷；基底上设置有与四根插针一一对应插接配合的四个冠簧插孔，冠簧插孔通过过孔焊盘与压电陶瓷实现电连接，当插针与冠簧插孔处于插接配合状态时，驱动器通过信号线、插针、冠簧插孔将驱动信号传递给压电陶瓷；预紧弹簧片为阶梯型，预紧弹簧片右侧通过螺钉固定于基底上；探针组件包括悬臂梁和针尖，悬臂梁的右侧位于压电陶瓷与预紧弹簧片之间，利用预紧弹簧片的预紧力将悬臂梁与基底固定连接，探针组件的弹性系数及针尖曲率半径可以根据实际加工需求进行合理选择；转接装置、探针安装夹、探针组件整体和驱动器相连接，构成AFM的Z向扫描器。5.根据权利要求2所述的石墨烯-碳纳米管FET器件的加工方法，其特征在于：XY向纳米移动平台中部开设有第一负压孔，第一负压孔的上端口为上大下小的锥形孔，锥形孔与硅掺杂层接触，第一负压孔下端口连接有第一负压抽气系统，第一负压抽气系统通过第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：解双喜，秦莉莉，王亚锋，贠革鑫，孔振威，李光喜，陈凡，曹森鹏，赵志敏，代克杰，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：河南,41