[发明专利]一种独立式离子胶薄膜门控石墨烯场效应晶体管制备方法

权利要求书

1.一种独立式离子胶薄膜门控石墨烯场效应晶体管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取硅衬底，在所述硅衬底上制备金属电极；

步骤2：利用聚乙烯醇PVA将筛选好的石墨烯样品粘到PVA上，然后利用二维材料转移平台将PVA上的石墨烯样品转移至上述步骤1制备好的金属电极上，获得石墨烯场效应晶体管器件；

步骤3：采用剪切转移的方式在步骤2制作好的石墨烯场效应晶体管器件上形成离子液体凝胶薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种独立式离子胶薄膜门控石墨烯场效应晶体管制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤101：依次将硅衬底置于丙酮、乙醇和去离子水中通过超声清洗机对硅衬底进行清洗，并用氮气枪吹干；

步骤102：将经步骤101处理得到的硅衬底吸附在匀胶机仪器上，在其上均匀旋涂光刻胶PMMA并放置在加热平台上加热烘干，烘烤时间与PMMA厚度有关；

步骤103：将上述附有光刻胶的硅衬底放至电子束光刻机EBL的电子束腔体中，根据提前设计好的图案采用电子束轰击上述硅衬底，通过曝光操作获得预设的电极图案；

步骤104：对上述曝光后的硅衬底进行显影操作，显影将电子束曝光的部分清除掉，漏出底部硅衬底；然后将硅衬底移至异丙醇中完成定影操作，最后用氮气枪将上述定影后的硅衬底吹干；

步骤105：将上述吹干后的硅衬底放置于电子束蒸镀机器EBE腔体中，将腔体抽真空至10^-4Pa量级以下，然后依次蒸镀5nm的粘附层钛Ti和30nm的导电层金Au；

步骤106：将上述蒸镀好的硅片静置于丙酮溶液中浸泡20±5分钟，剥离掉未曝光的PMMA部分，剩余部分即为预设电极图案的部分。

3.根据权利要求2所述的一种独立式离子胶薄膜门控石墨烯场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤102中所述匀胶机仪器转速采取分步设置方式：首先以转速为4000转/60s，旋涂时间40s；然后转速变为7000转/60s，旋涂时间为8s。

4.根据权利要求2所述的一种独立式离子胶薄膜门控石墨烯场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤104中所述显影时间为35s，所述定影时间为15s；所述步骤105中蒸镀金属Ti的速率为0.4Å/s，蒸镀金属Au的速率为0.4Å/s。

5.根据权利要求1所述的一种独立式离子胶薄膜门控石墨烯场效应晶体管制备方法，其特征在于，步骤2中所述筛选好的石墨烯样品为采用机械剥离的方式制备，并筛选出的厚度均匀的单层石墨烯样品。

6.根据权利要求5所述的一种独立式离子胶薄膜门控石墨烯场效应晶体管制备方法，其特征在于，所述步骤2中在获得的石墨烯场效应晶体管器件前，需将转移好的衬底浸泡于去离子水中以去除PVA，并用氮气枪吹干；所述在去离子水中浸泡的时间为2小时。

7.根据权利要求1所述的一种独立式离子胶薄膜门控石墨烯场效应晶体管制备方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

步骤301：将离子液体、聚合物、丙酮溶剂按比例加入到洗净的烧杯中，加入洗净的磁转子，利用磁力搅拌器装置混合三者；

步骤302：将切割成正方形的干净载玻片吸附在匀胶机上，将配置好的离子液体凝胶滴在载玻片上，按照转速与厚度的依赖关系选择目标厚度，旋涂完毕后，将旋涂有离子液体凝胶薄膜的载玻片放置于真空干燥箱中以去除多余的丙酮溶剂；

步骤303：将上述步骤302制作的离子液体凝胶薄膜用手术刀切成方形，并用镊子转移到上述步骤2制作好的石墨烯场效应晶体管沟道和栅极区域上。

8.根据权利要求7所述的一种独立式离子胶薄膜门控石墨烯场效应晶体管制备方法，其特征在于，所述步骤301中离子液体为N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧乙基)铵基双(三氟甲基磺酰)酰亚胺，简称为DEME[TFSI]，聚合物为聚偏二氟乙烯-六氟丙烯，简称为PVDF-HFP；所述离子液体、聚合物、丙酮溶剂的质量比为4：1：10。