硅基石墨烯场效应管关键工艺研究

石墨烯由于其独特的电学特性受到关注,工艺的研究促使石墨烯材料的实际应用。着重于石墨烯场效应管关键工艺(目标衬底的预处理、石墨烯的转移、金属沉积、石墨烯刻蚀与退火)的优化。通过实验发现,衬底上硅醇基的密度以及碳氢化合物分子的大小对器件的性能有很大的影响;与热蒸发方式相比,溅射会对石墨烯引入更多的缺陷,降低器件性能;金属上石墨烯的接触电阻率为1.1×104Ω·μm,而金属下石墨烯的电阻率为2.4×105Ω·μm;应用射频和微波等离子体系统对石墨烯进行刻蚀,微波等离子体会造成石墨烯上的光刻胶碳化,使得光刻胶很难用丙酮去除;器件制备完成后,样品需要在(H2/Ar)还原性气氛中退火,以除去吸附在石墨烯表面的杂质,提高器件的性能。

液栅型石墨烯场效应管的缓冲液浓度和pH响应特性

本文使用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)石墨烯制作了高灵敏度、低噪声的液栅型石墨烯场效应管(Solution-Gated Graphene Field Effect Transistors,SGFETs),并测试了该器件对磷酸盐缓冲液(Phosphate Buffered Saline,PBS)浓度和p H的响应特性.随缓冲液浓度的增大,SGFETs转移特性曲线的最小电导点向左偏移,偏移量与溶液浓度的自然对数呈线性关系.随p H的增大,其最小电导点向右偏移,偏移量与溶液p H呈线性关系.该响应特性对石墨烯生化传感器排除外界影响因素有一定的指导作用.