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原文传递顶栅底接触结构器件及其制备方法

专利名称：	顶栅底接触结构器件及其制备方法
摘要：	本发明公开了一种顶栅底接触结构器件及其制备方法,全共价键连接全还原氧化石墨烯场效应晶体管，包括：基底、RGO层、semi‑RGO层和GO层，RGO层为多对，每对RGO层为2个且分别作为全共价键连接全还原氧化石墨烯场效应晶体管上一FET的源电极和漏电极，2个RGO层负载在基底上，semi‑RGO层负载在RGO层和该RGO层四周的基底上并作为半导体层，GO层负载在semi‑RGO层上。本发明全共价键连接全还原氧化石墨烯场效应晶体管可满足于提供价廉、无标识并且快速简便的实时检测需求，并且为溶液相检测提供了新思路。该全共价键连接全还原氧化石墨烯场效应晶体管构建的生物传感器可达到同时检测不同种癌症标志物的目的，有效降低了财力物力耗损，提高了传感灵敏度、稳定性和选择性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	程姗姗;张丛丛;胡文平;王利维;王勇;卢小泉;司珂
专利状态：	有效
申请日期：	2018-09-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-29T00:00:00+0800
申请号：	CN201811084217.X
公开号：	CN110389227A
代理机构：	天津创智天诚知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	李蕊;田阳
分类号：	G01N33/574(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种全共价键连接全还原氧化石墨烯场效应晶体管，其特征在于，包括：基底、RGO层、semi-RGO层和GO层，所述RGO层为多对，每对RGO层为2个且分别作为所述全共价键连接全还原氧化石墨烯场效应晶体管上一FET的源电极和漏电极，2个所述RGO层相互平行并负载在所述基底上，所述semi-RGO层负载在所述RGO层和该RGO层四周的基底上并作为半导体层，所述GO层负载在所述semi-RGO层上。 2.根据权利要求1所述的全共价键连接全还原氧化石墨烯场效应晶体管，其特征在于，所述GO层的厚度为2～15nm；所述semi-RGO层的厚度为2～15nm；所述RGO层的厚度为2～15nm；所述基底的厚度为400～500μm。 3.如权利要求1或2所述全共价键连接全还原氧化石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在氧气环境下，用等离子体对基底处理5～25min；步骤2，第一次制备GO层：在步骤1所得基底上重复制备GO单层的方法2～11次，用于在该基底上形成由多层GO单层组成的GO层；步骤3，在还原气氛条件下，将步骤2所得基底于180～500℃保温8～15h，得到负载有RGO层的基底；步骤4，在步骤3所得负载有RGO层的基底上粘贴掩膜版，再蒸镀厚度为20～90nm的铝膜，蒸镀后取下所述掩膜版，再在氧气环境下，采用等离子体处理基底5～30min，用于去除未被铝膜覆盖的RGO层以形成漏电极和源电极；将所述基底浸泡到30～100℃的稀硝酸水溶液中30～60min，取出基底后清洗所述基底；步骤5，第二次制备GO层：在步骤4所得基底上重复制备GO单层的方法2～11次，以在RGO层和该RGO层四周的基底上形成由多层GO单层组成的GO层；步骤6，在还原气氛条件下，将步骤5所得基底于80～160℃保温4～8h，以使步骤5所得GO层形成semi-RGO层；步骤7，第三次制备GO层：在步骤6所得semi-RGO层上重复制备GO单层的方法2～11次，以在semi-RGO层上形成由多层GO单层组成的GO层；其中，制备GO单层的方法：将基底放入硅烷偶联剂溶液中浸泡10～120min，取出基底进行第一清洗；对第一清洗后的基底的表面进行室温干燥，将室温干燥后的基底置于GO溶液中浸泡10～120min，取出基底进行第二清洗。 4.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，将基底放置于管式炉中于180～500℃保温8～15h，管式炉的升温速度为1～10℃/min；步骤3所得基底上负载的RGO层为一整片。 5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，在所述步骤4中，所述掩膜版的W/L为8；在所述步骤4中，所述稀硝酸水溶液中稀硝酸的体积分数为10～20％，用于去除铝膜；在所述步骤6中，将基底放置于管式炉中于80～160℃保温4～8h，管式炉的升温速度为1～10℃/min。 6.如权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述第一清洗的次数为3～10次，每次第一清洗的方法为：将基底放入水中洗涤一次，洗涤后再将基底浸入水中超声5～20min；所述第二清洗的次数为4～11次，每次第二清洗的方法为：将基底放入水中洗涤一次，洗涤后再将基底浸入水中超声5～30min。 7.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述氧气环境为通过通入20～30sccm的氧气气流实现，用等离子体对基底处理时的rf功率为60～200W。 8.如权利要求7所述制备方法，其特征在于，硅烷偶联剂溶液的制备方法为：向乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，混合均匀后得到所述硅烷偶联剂溶液，其中，按体积份数计，所述乙醇水溶液中乙醇和水的比为(80～100)：5；按体积份数计，所述硅烷偶联剂与所述乙醇水溶液的比为(1～10)：(90～99)； GO溶液的制备方法为：将30～50体积份数的浓H2SO4和1～3质量份数的NaNO3混合均匀，在冰浴条件下反应10～20min，待所述浓H2SO4和NaNO3的混合物的温度低于5℃时，向所述混合物中加入2～5质量份数的325～8000目的石墨粉并混合均匀，再加入6～10质量份数的KMnO4，在室温20～25℃反应2～2.5h后再于35～40℃水浴反应1～1.5h；再加入90～95体积份数的去离子水，升温至90～100℃反应15～20min，加入去离子水定容至280～300体积份数，定容后加入5～6体积份数且体积浓度为20～30％的H2O2水溶液，以使溶液由棕黑色变为鲜亮的黄色；将鲜亮的黄色溶液离心，离心后先后依次进行酸洗和水洗，得到固体为氧化石墨烯，将所述氧化石墨烯放入去离子水中超声处理1～1.5h，得到浓度为1～5mg/mL的GO溶液。 9.如权利要求8所述制备方法，其特征在于，将鲜亮的黄色溶液离心，离心后先后依次进行酸洗和水洗的步骤为：将鲜亮的黄色溶液离心，离心后移除上层清液，再加入体积浓度为5～10％的稀盐酸洗涤，离心后移除上层清液，再加入去离子水洗涤至上层清液pH为中性，离心后得到所述固体。 10.如权利要求9所述制备方法，其特征在于，所述冰浴条件的温度为0～5℃；选用搅拌或者超声进行混合均匀，当选用搅拌进行混合均匀时，加入所述石墨粉后搅拌至少10min；当所述体积份数的单位为mL时，所述质量份数的单位为g；所述浓H2SO4的浓度为96～98wt％。
所属类别：	发明专利