[发明专利]一种石墨烯/金属复合电极的碳纳米管器件的互连方法

摘要

本发明公开了一种石墨烯/金属复合电极的碳纳米管器件的互连方法，包括以下步骤：在衬底上设计并制备预图形化的金属薄膜电极；在图形化的金属薄膜电极之间装配碳纳米管；使与金属薄膜电极接触的碳纳米管两端被金属原子刻蚀，形成缺陷；使碳源分子被金属原子催化分解；使石墨烯与碳纳米管两端通过共价成键实现互连。本发明实现了石墨烯与指定碳纳米管特定位置，即对应电极之间的碳纳米管两端的共价连接，这不同于之前石墨烯与碳纳米管间随机的连接。载流子能够在石墨烯与碳纳米管之间良好地输运，降低了石墨烯与碳纳米管的接触电阻，降低了器件的功耗。同时，在预图形化的金属催化基底生长石墨烯，无需转移和刻蚀。

主权项

1.一种石墨烯/金属复合电极的碳纳米管器件的互连方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据碳纳米管器件的布局，在衬底上设计并制备预图形化的金属薄膜电极；(2)在碳纳米管和易挥发有机溶剂混合的分散悬浮液中，在预图形化的金属薄膜电极之间装配碳纳米管，使碳纳米管两端与金属薄膜电极连接，形成碳纳米管器件；(3)将碳纳米管器件在氢气与氩气的混合气氛中高温退火，使与金属薄膜电极接触的碳纳米管两端的部分碳原子被金属原子刻蚀掉，形成缺陷；(4)以包括甲烷、乙烯和乙炔在内的任一种烃类气体作为碳源气体，通过CVD工艺，使碳源气体分子被碳纳米管器件的金属薄膜电极的金属原子催化分解成含碳自由基，吸附在金属薄膜电极表面，或在金属薄膜电极中大量溶解，达到饱和浓度时在金属表面析出成核生长成石墨烯；石墨烯在碳纳米管缺陷处成核，形成碳‑碳键并生长成石墨烯薄膜，石墨烯与碳纳米管特定位置，即碳纳米管两端通过共价成键实现互连；在进行步骤(2)之前，将碳纳米管和包括浓硫酸、浓硝酸或过氧化氢在内的强氧化剂混合处理，使碳纳米管顶端碳环被强氧化剂破坏，形成开口，用于附着氧化剂基团，从而实现修饰。