一种石墨烯二维异质结柔性器件结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种石墨烯二维异质结柔性器件结构及其制备方法，以聚合物承载石墨烯薄膜，石墨烯薄膜与二维半导体薄膜构成异质结，采用碳材料或金属材料作为电极形成必要的导电接触，采用氧化物、氮化物或金刚石材料作为绝缘层形成晶体管器件栅极。通过以聚合物承载石墨烯薄膜，并利用范德华力剥离的方法制备器件，工艺简单，设备成本低，所制备的器件覆盖面积可以达到厘米量级，厚度小至纳米量级，可用于构建柔性半导体器件，包括逻辑电路、太阳能电池、光探测器和气体探测器等器件。

A Graphene Two-Dimensional Heterojunction Flexible Device Structure and Its Preparation Method

The invention discloses a structure of graphene two-dimensional heterojunction flexible device and a preparation method thereof. The polymer carries graphene film, graphene film and two-dimensional semiconductor film form heterojunction, carbon or metal material is used as electrode to form necessary conductive contact, and oxide, nitride or diamond material is used as insulating layer to form transistor device gate. Graphene thin films are loaded on polymers, and devices are prepared by van der Waals force stripping method. The process is simple and the equipment cost is low. The coverage area of the devices can reach centimeter level and the thickness is small to nanometer level. The devices can be used to construct flexible semiconductor devices, including logic circuits, solar cells, photodetectors and gas detectors.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯二维异质结柔性器件结构及其制备方法
本专利技术涉及纳米电子器件领域技术，尤其是指一种石墨烯二维异质结柔性器件结构及其制备方法。
技术介绍
半导体材料和器件在人类的生产和生活中发挥了至关重要的作用，可以用于集成逻辑电路，存储芯片，光伏发电，光传感器和气体传感器等领域。技术的发展，使得人们对半导体器件的集成度提出了越来越高的要求，需要不断减小半导体器件的特征尺寸，制备纳米尺寸的电子器件。此外，制备轻便和柔性可弯曲的电子器件是另一个重要发展方向，将推动便携设备和可穿戴设备的商业化应用。传统的半导体器件基于晶体硅等块体半导体材料制造，随着器件设计尺寸的不断减小，块体半导体材料的比表面积增加，材料表面的悬挂键会造成器件的漏电流和功耗上升，表面化学反应也会导致器件工作稳定性下降。另外，块体半导体本身具有脆性，难以作为制造柔性电子器件的材料。二维材料是一类新兴的电子器件材料，包括石墨烯、黑磷、过渡金属硫化物等。石墨烯是最早发现的二维材料，具有载流子迁移率高，导电性强，透光率高，力学强度高等特点。黑磷和过渡金属硫化物具有0-3eV的禁带宽度，有希望作为半导体器件的沟道材料。相比于块体半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯二维异质结柔性器件结构，其特征在于：以聚合物承载石墨烯薄膜，石墨烯薄膜与二维半导体薄膜构成异质结，采用碳材料或金属材料作为电极形成必要的导电接触，采用氧化物、氮化物或金刚石材料作为绝缘层形成晶体管器件栅极。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯二维异质结柔性器件结构，其特征在于：以聚合物承载石墨烯薄膜，石墨烯薄膜与二维半导体薄膜构成异质结，采用碳材料或金属材料作为电极形成必要的导电接触，采用氧化物、氮化物或金刚石材料作为绝缘层形成晶体管器件栅极。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯二维异质结柔性器件结构，其特征在于：所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚二甲基硅氧烷，又或者是上述聚合物中两种或两种以上的混合物或共聚物。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯二维异质结柔性器件结构，其特征在于：所述聚合物的厚度为100nm-1cm。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯二维异质结柔性器件结构，其特征在于：所述二维半导体薄膜为黑磷、二硫化钼、二硫化钨、二硫化钒、二硫化铌、二硫化钽、二硫化钛、二硫化锆、二硫化铪、二硫化铂、二硫化钯、二硒化钼、二硒化钨、二硒化钒、二硒化铌、二硒化钽、二硒化钛、二硒化锆、二硒化铪、二硒化铂、二硒化钯、二碲化钼、二碲化钨、二碲化钒、二碲化铌、二碲化钽、二碲化钛、二碲化锆、二碲化铪、二碲化铂、二碲化钯或二硫化锡。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯二维异质结柔性器件结构，其特征在于：所述二维半导体薄膜厚度为0.1nm-100nm。6.一种如权利要求1至5任一项所述的一种石墨烯二维异质结柔性器件结构的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：(1)以聚合物作为基底，承载大面积石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：白宇，赵东辉，周鹏伟，
申请(专利权)人：福建翔丰华新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35