石墨烯基器件的制備及其性能研究.pdf

1、石墨烯作為一種二維的由碳原子經(jīng) sp2雜化形成的六邊形的單層碳材料以及其獨特的優(yōu)良性能(例如高活性表面和低約翰遜噪聲等)引起了科學家們廣泛關注。石墨烯薄膜修飾的器件在室溫下表現(xiàn)出很高的載流子遷移率,這使得其在微納電子領域具有廣泛應用,例如電子器件、能量儲存、太陽能電池、顯示器件、化學/生物傳感器和場效應管傳感器。Novoselov首次在 Science期刊上報道了石墨烯場效應之后,石墨烯的規(guī)模化制備,石墨烯場效應管的研制及其奇特的電化學

2、特性引起了科學家濃厚的興趣。但是,目前石墨烯場效應管傳感器的研究仍處于起步階段,在石墨烯器件的構筑、敏感機制和應用領域都有待進一步探究。針對特定的目標分子,設計、篩選合適的生物或化學分子,并對石墨烯表面進行化學修飾,充當具有分子識別功能的敏感層,是發(fā)展石墨烯場效應傳感器的重要研究方向之一。本論文的主要研究工作包括以下三個方面:
　　1、首先在具有1μm厚度二氧化硅覆蓋層的硅片上,利用電子束曝光-剝離方法制備出間隙寬度為20μm的梭

3、狀金微電極(金60 nm,鈦10 nm);再以天然鱗片石墨為原料,利用改進的Hummers法制備出氧化石墨烯,將制備的氧化石墨烯超聲分散之后,涂覆分散在金微電極上,利用電化學還原得到基于還原氧化石墨烯傳感器;最后研究了還原氧化石墨烯傳感器對水溶液中 Hg2+的敏感響應。
　　2、以1–芘丁酸,氨水和β–環(huán)糊精等為原料合成出1–芘丁酸–氨基–β–環(huán)糊精。利用1–芘丁酸的芘基團與石墨烯表面的π–π共軛作用,將1–芘丁酸–氨基–β–環(huán)糊

4、精修飾到還原氧化石墨烯傳感器的表面,構建出對苦味酸具有高敏感的傳感器。此外,還研究了該傳感器對其它酚類物質如對甲酚,2,4–二甲酚和2–硝基酚的敏感響應。對比結果發(fā)現(xiàn),1–芘丁酸–氨基–β–環(huán)糊精修飾傳感器對苦味酸具有高選擇性。
　　3、以1–芘丁酸、無水乙二胺和 N,N'–二環(huán)已基碳二亞胺等原料制備出1–芘丁酸–乙二胺。利用1–芘丁酸的芘基團與石墨烯表面的π–π共軛,將1–芘丁酸–乙二胺修飾到還原氧化石墨烯傳感器的表面,實現(xiàn)對水