CN107345818B - 一种石墨烯基传感器的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯基传感器的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107345818B
CN107345818B CN201710515407.1A CN201710515407A CN107345818B CN 107345818 B CN107345818 B CN 107345818B CN 201710515407 A CN201710515407 A CN 201710515407A CN 107345818 B CN107345818 B CN 107345818B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
electrode layer
layer
isolation layer
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710515407.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107345818A (zh
Inventor
康晓旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai IC R&D Center Co Ltd
Original Assignee
Shanghai IC R&D Center Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai IC R&D Center Co Ltd filed Critical Shanghai IC R&D Center Co Ltd
Priority to CN201710515407.1A priority Critical patent/CN107345818B/zh
Publication of CN107345818A publication Critical patent/CN107345818A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107345818B publication Critical patent/CN107345818B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种石墨烯基传感器的制备方法，包括：在一衬底上依次形成下电极层、底部隔离层和石墨烯薄膜；将含氧等离子体或含氧带电基团注入到石墨烯薄膜内，使石墨烯薄膜转变为氧化石墨烯薄膜，氧化石墨烯薄膜作为敏感材料层；在氧化石墨烯薄膜表面依次形成顶部隔离层和上电极层。本发明利用离子注入使得石墨烯薄膜转变为氧化石墨烯薄膜，并且能够更好的控制石墨烯基敏感材料的均匀性和一致性。

Description

一种石墨烯基传感器的制备方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种石墨烯基传感器的制备方法。
背景技术
基于石墨烯材料的应用非常广泛，其中氧化石墨烯在温湿度传感器中的应用是最具市场化前景的方向之一。
但是，由于石墨烯经过化学方法氧化后将其分散到水中的浓度较低，且由于悬浊液特性，导致石墨烯分散液很难采用传统成膜工艺例如旋涂来实现成膜；同时氧化石墨烯的退火温度对其材料的含氧基团影响很大而导致其特性随受该工艺影响较大，导致均匀性、重复性、一致性较差，也即是该工艺的工艺窗口较小，最终使得该材料在温湿度传感器市场化应用方向上进展缓慢。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种石墨烯基传感器的制备方法，利用离子注入来使石墨烯转变为氧化石墨烯。
为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯基传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤01：在一衬底上依次形成下电极层、底部隔离层和石墨烯薄膜；
步骤02：将含氧等离子体或含氧带电基团注入到石墨烯薄膜内，使石墨烯薄膜转变为氧化石墨烯薄膜，氧化石墨烯薄膜作为敏感材料层；
步骤03：在氧化石墨烯薄膜表面依次形成顶部隔离层和上电极层。
优选地，电极层和所述氧化石墨烯薄膜作为一个电容结构，所述氧化石墨烯薄膜和所述下电极层作为一个电容结构，从而构成双电容结构。
优选地，所述氧化石墨烯薄膜呈横卧"S"型连续排布，所述底部隔离层和所述顶部隔离层依附所述氧化石墨烯薄膜也呈"S"型连续排布。
优选地，所述下电极层位于所述底部隔离层的底部并与之接触，所述上电极层位于所述顶部隔离层呈横卧"S"型的凹陷中。
优选地，所述底部隔离层的材料选自SiO2、SiN、SiON、SiC的一种；所述顶部隔离层的材料选自SiO2、SiN、SiON、SiC的一种。
优选地，所述石墨烯薄膜采用化学气相沉积工艺制备，并采用转移工艺转移至底部隔离层上。
优选地，所述步骤02中，含氧等离子体为O、OH的一种或两种。
优选地，所述步骤02中，含氧带电基团为OH离子团。
优选地，所述步骤02中，采用的注入剂量为5E14～1E16/cm3，注入能量为100eV～1KeV。
优选地，所述上电极层的材料选自Al、Cu、Ta、TiN、TaN的一种；所述下电极层的材料选自Al、Cu、Ta、TiN、TaN的一种。
本发明的石墨烯基传感器的制备方法，利用低能注入离子注入，使得石墨烯转换成氧化石墨烯。再者，由于离子注入工艺可以对能量和剂量的高精度控制，从而能够更好的控制石墨烯基敏感材料的均匀性和一致性，从而提升整个产品性能和市场化进程。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的石墨烯基传感器的制备方法的流程示意图
图2～4为图1的制备方法的各个步骤示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
以下结合1～4和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1，本实施例的石墨烯基传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤01：请参阅图2，在一衬底01上依次形成下电极层02、底部隔离层03和石墨烯薄膜04；
具体的，衬底01可以为任意半导体衬底，例如硅衬底。下电极层02、底部隔离层03可以采用气相沉积工艺来制备，石墨烯薄膜04可以采用化学气相沉积工艺在另一基底上制备后转移至该底部隔离层03上。本实施例中，底部隔离层02的材料选自SiO2、SiN、SiON、SiC的一种。
这里，下电极层02之间形成多个沟槽，底部隔离层03和石墨烯薄膜04形成于沟槽底部和侧壁、以及形成在下电极层02顶部，从而使得石墨烯薄膜04呈横卧“S”型连续排布。
步骤02：请参阅图3，将含氧等离子体或含氧带电基团注入到石墨烯薄膜04内，使石墨烯薄膜04转变为氧化石墨烯薄膜04’，氧化石墨烯薄膜04’作为敏感材料层；
具体的，本实施例中，含氧等离子体可以为O、OH的一种或两种；含氧带电基团可以为OH离子团；采用的注入剂量为5E14～1E16/cm3，注入能量为100eV～1KeV。
步骤03：请参阅图4，在氧化石墨烯薄膜04’表面依次形成顶部隔离层05和上电极层06。
这里，氧化石墨烯薄膜04’呈横卧"S"型连续排布，顶部隔离层05依附氧化石墨烯薄膜04’也呈"S"型连续排布。本实施例中，顶部隔离层05的材料选自SiO2、SiN、SiON、SiC的一种。
还需要说明的是，上电极层06和氧化石墨烯薄膜04’作为一个电容结构，氧化石墨烯薄膜04’和下电极层02作为一个电容结构，从而构成双电容结构。请参阅图4，下电极层02位于底部隔离层03的底部并与之接触，上电极层06位于顶部隔离层05的凹陷中。这里，上电极层05的材料可以选自Al、Cu、Ta、TiN、TaN的一种，下电极层02的材料可以选自Al、Cu、Ta、TiN、TaN的一种。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种石墨烯基传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤01：在一衬底上依次形成下电极层、底部隔离层和石墨烯薄膜；
步骤02：将含氧等离子体或含氧带电基团注入到石墨烯薄膜内，使石墨烯薄膜转变为氧化石墨烯薄膜，氧化石墨烯薄膜作为敏感材料层；
步骤03：在氧化石墨烯薄膜表面依次形成顶部隔离层和上电极层；
其中，下电极层之间形成多个沟槽，底部隔离层和石墨烯薄膜形成于沟槽底部和侧壁、以及形成在下电极层顶部，从而使得石墨烯薄膜呈横卧“S”型连续排布，上电极层位于顶部隔离层呈横卧"S"型的凹陷中；所形成的上电极层和所形成的氧化石墨烯薄膜作为一个电容结构，所形成的氧化石墨烯薄膜和所形成的下电极层作为一个电容结构，从而构成双电容结构。
2.根据权利要求1所述的石墨烯基传感器的制备方法，其特征在于，所形成的氧化石墨烯薄膜呈横卧"S"型连续排布，所形成的底部隔离层和所述顶部隔离层依附所述氧化石墨烯薄膜也呈"S"型连续排布。
3.根据权利要求2所述的石墨烯基传感器的制备方法，其特征在于，所形成的下电极层位于所述底部隔离层的底部并与之接触，所形成的上电极层位于所述顶部隔离层呈横卧"S"型的凹陷中。
4.根据权利要求1所述的石墨烯基传感器的制备方法，其特征在于，所述底部隔离层的材料选自SiO2、SiN、SiON、SiC的一种；所述顶部隔离层的材料选自SiO2、SiN、SiON、SiC的一种。
5.根据权利要求1所述的石墨烯基传感器的制备方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜采用化学气相沉积工艺制备，并采用转移工艺转移至底部隔离层上。
6.根据权利要求1所述的石墨烯基传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤02中，含氧等离子体为O、OH的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的石墨烯基传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤02中，含氧带电基团为OH离子团。
8.根据权利要求1所述的石墨烯基传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤02中，采用的注入剂量为5E14～1E16/cm3，注入能量为100eV～1KeV。
9.根据权利要求1所述的石墨烯基传感器的制备方法，其特征在于，所述上电极层的材料选自Al、Cu、Ta、TiN、TaN的一种；所述下电极层的材料选自Al、Cu、Ta、TiN、TaN的一种。
CN201710515407.1A 2017-06-29 2017-06-29 一种石墨烯基传感器的制备方法 Active CN107345818B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710515407.1A CN107345818B (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种石墨烯基传感器的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710515407.1A CN107345818B (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种石墨烯基传感器的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107345818A CN107345818A (zh) 2017-11-14
CN107345818B true CN107345818B (zh) 2020-05-15

Family

ID=60256701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710515407.1A Active CN107345818B (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种石墨烯基传感器的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107345818B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108314024B (zh) * 2018-04-24 2020-09-01 盐城师范学院 一种石墨烯透明导电薄膜的等离子体制备方法
CN115028474B (zh) * 2022-05-11 2023-09-08 中北大学 一种石墨烯传感器复合热防护结构及其制备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1838837A (zh) * 2006-04-11 2006-09-27 东南大学 固体电容式结构微型传声器
CN102253091A (zh) * 2011-04-19 2011-11-23 东南大学 基于氧化石墨烯的电容式相对湿度传感器
WO2014088403A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Mimos Berhad A resistive gas sensor device
CN104390720A (zh) * 2014-12-03 2015-03-04 东南大学 一种基于氧化石墨烯的电容式温度传感器及其制备方法
CN105000552A (zh) * 2015-07-24 2015-10-28 浙江大学 一种氧化石墨烯的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1838837A (zh) * 2006-04-11 2006-09-27 东南大学 固体电容式结构微型传声器
CN102253091A (zh) * 2011-04-19 2011-11-23 东南大学 基于氧化石墨烯的电容式相对湿度传感器
WO2014088403A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Mimos Berhad A resistive gas sensor device
CN104390720A (zh) * 2014-12-03 2015-03-04 东南大学 一种基于氧化石墨烯的电容式温度传感器及其制备方法
CN105000552A (zh) * 2015-07-24 2015-10-28 浙江大学 一种氧化石墨烯的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107345818A (zh) 2017-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI355081B (en) Semiconductor device and manufacturing method ther
CN109682863B (zh) 基于TMDCs－SFOI异质结的气体传感器及其制备方法
KR102061928B1 (ko) 패턴을 형성하는 방법
CN107507828B (zh) 具有电容器的集成电路及其制造方法
KR101470752B1 (ko) 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 고품위 유연 투명 전극
CN107345818B (zh) 一种石墨烯基传感器的制备方法
CN206573520U (zh) 半导体气体传感器
JP2005535124A5 (zh)
CN206573518U (zh) 半导体气体传感器
TW201603122A (zh) 使用nh4f的n型摻雜石墨烯及電組件的製造方法，由該方法製成的石墨烯及電組件
WO2016056887A1 (en) Humidity sensor with nanoporous polyimide membranes and a method of fabrication thereof
CN103794652A (zh) 金属氧化物半导体薄膜晶体管及其制备方法
CN105304651B (zh) 阵列基板、显示器及阵列基板的制备方法
CN104627947A (zh) Cmos湿度传感器及其形成方法
CN102303844B (zh) Mems器件及其形成方法
Nag et al. Impact of the low temperature gate dielectrics on device performance and bias-stress stabilities of a-IGZO thin-film transistors
CN105914213B (zh) 阵列基板及其制备方法
CN108183165B (zh) 有机晶体管、阵列基板、显示装置及相关制备方法
CN105679676A (zh) 薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板
CN105552035A (zh) 低温多晶硅tft阵列基板的制作方法及其结构
CN103794542B (zh) 半导体衬底的形成方法
CN105304497B (zh) 一种薄膜晶体管、阵列基板及相关制作方法
CN104600032B (zh) 一种或非门闪存存储器的制作方法
CN103545377A (zh) 一种氧化物薄膜晶体管及其制造方法
CN106409920B (zh) 一种薄膜晶体管、阵列基板及其制备方法、显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant