CN110600538A - 离子凝胶在石墨烯转移和制备石墨烯晶体管中的应用以及石墨烯晶体管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石墨烯技术领域，公开了离子凝胶在石墨烯转移和制备石墨烯晶体管中的应用以及石墨烯晶体管及其制备方法。所述离子凝胶含有由1‑乙基‑3‑甲基咪唑‑双(三氟甲基磺酸基)咪唑和聚乙二醇双丙烯酸酯单体组成的离子液体和引发剂。使用所述离子凝胶进行石墨烯转移，不需要去除离子凝胶，解决了PMMA残留在石墨烯上形成的捕获陷阱；降低了成本和避免使用有毒溶剂。所述离子凝胶弹性模量大，不容易出现裂缝；此外，本发明方法制备石墨烯晶体管，离子凝胶直接充当栅极介电层，不需要再单独进行栅极介电层的制备，简化了工艺。得到的石墨烯晶体管，阈值电压、回滞均减小，同样栅极电压下提高了源流电流，提高了迁移率。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯技术领域，具体涉及离子凝胶在石墨烯转移和制备石墨烯晶体管中的应用以及石墨烯晶体管及其制备方法。
背景技术
近年来，石墨烯以其优良的电、光、磁以及力学性能备受青睐。其中，单层石墨烯的单原子层厚度赋予其优良的透明性和柔性。因此，单层石墨烯广泛用于柔性透明电极，晶体管半导体，射频，传感器活性材料等。
石墨烯一般是通过CVD生长在金属衬底上，进行晶体管制备时，需要将其转移到目标衬底上。转移方法分为干法转移与湿法转移。干法转移成本高，难度大，不常采用。而湿法转移较为普遍，目前，湿法转移主要是PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)法。
但采用PMMA法转移主要存在以下缺陷：
1.石墨烯转移后，PMMA不能完全用除干净，PMMA残留会在石墨烯上形成捕获陷阱，影响由其制备的晶体管的性能；
2.PMMA弹性模量小，使得转移过程中容易出现裂缝，导致晶体管沟道有效宽度变窄，甚至断路，影响制备的晶体管的性能；
3.工艺复杂，流程长，成本高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提出将特定的离子凝胶用在石墨烯的转移和石墨烯晶体管的制备中，该离子凝胶用于石墨烯转移时，不需要去除，弹性模量大，不易出现裂缝，并且工艺简单、流程短、成本低。
为了实现上述目的，本发明一方面提供离子凝胶在石墨烯转移中的应用；其中，所述离子凝胶含有离子液体和引发剂；
其中，所述离子液体由1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酸基)咪唑和聚乙二醇双丙烯酸酯单体组成。
本发明第二方面提供一种石墨烯转移的方法，该方法包括：将如上所述的离子凝胶涂覆在生长于基底上的石墨烯层上，之后浸渍在腐蚀溶液中以将所述基底溶解，得到离子凝胶/石墨烯层，并对所述离子凝胶/石墨烯层进行转移。
本发明第三方面提供如上所述的离子凝胶或如上所述的石墨烯转移的方法在制备石墨烯晶体管中的应用。
本发明第四方面提供一种石墨烯晶体管的制备方法，该方法包括：
(1)制备具有漏极和源极的衬底，其中，所述漏极和所述源极之间具有沟道；
(2)按照如上所述的石墨烯转移的方法将所述离子凝胶/石墨烯层转移至所述沟道上，并使得所述石墨烯层分别与所述漏极和所述源极相接触，之后在所述引发剂能够作用的条件下引发聚乙二醇双丙烯酸酯单体的聚合，得到所述石墨烯晶体管。
本发明第五方面提供如上所述的方法制备的石墨烯晶体管。
本发明第六方面提供一种石墨烯晶体管，该是石墨稀晶体管包括：
衬底；
漏极和源极，形成在所述衬底上，且所述漏极和所述源极之间具有沟道；
石墨烯层；所述石墨烯层形成在所述沟道上，并分别与所述漏极和所述源极相接触；
离子凝胶层；所述离子凝胶层形成在所述石墨烯层上；
其中，所述离子凝胶层由如上所述的离子凝胶形成。
本发明可以取得如下的有益效果：
1)本发明用特定的离子凝胶代替PMMA，涂覆在生长于基底上的石墨烯层上，在进行石墨烯的转移时，直接将石墨烯带离子凝胶进行转移，不需要去除离子凝胶，一方面，解决了PMMA残留在石墨烯上形成的捕获陷阱；另一方面简化了工艺流程、降低了成本和避免了由于去除PMMA而进行的有毒溶剂的使用。
2)本发明使用的离子凝胶弹性模量大，转移时不容易出现裂缝，解决了PMMA容易裂缝的问题，从而能够保障后续制备的晶体管的性能。
3)采用本发明的方法进行石墨烯晶体管制备时，由于离子凝胶层充当栅极介电层，不需要再单独进行栅极介电层的制备，极大地简化了工艺。
4)本发明的方法制备的石墨烯晶体管，阈值电压、回滞均减小，同样栅极电压下的源流电流提高了，迁移率提高。
附图说明
图1是本发明制备的石墨烯晶体管的示意图。
图2是PMMA湿法转移的石墨烯(a)和本发明方法转移石墨烯(b)的SEM形貌。
图3是PMMA湿法转移石墨烯制备的石墨烯晶体管(a-c)和本发明方法转移石墨烯制备的石墨烯晶体管(d-f)的转移曲线。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供离子凝胶在石墨烯转移中的应用；其中，所述离子凝胶含有离子液体和引发剂；
其中，所述离子液体由1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酸基)咪唑([EMIM][TFSI])和聚乙二醇双丙烯酸酯单体(PEGDA)组成。
根据本发明，只要将如上的各组分配制成离子液体，并将所述离子液体与引发剂组合即可得到符合本发明要求的离子凝胶，也即，用于石墨烯转移时不需要将形成的离子凝胶层去除，从而简化工艺流程、降低成本，并且所述离子凝胶弹性模量较大，不会造成石墨烯的裂缝，而对于各组分的含量可以在较宽的范围内进行选择。但本发明的发明人发现，当以所述离子凝胶的总重量计，所述1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酸基)咪唑的含量为85-90重量％，所述聚乙二醇双丙烯酸酯单体的含量为6-10重量％，所述引发剂的含量为2-5重量％；进一步优选的，以所述离子凝胶的总重量计，所述1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酸基)咪唑的含量为90重量％，所述聚乙二醇双丙烯酸酯单体的含量为7-8重量％，所述引发剂的含量为2-3重量％时，离子凝胶的机械性能(强度)进一步提高，同时对后续制备的石墨烯晶体管的性能也能够进一步提高。
根据本发明，所述引发剂可以为任意的能够引发聚乙二醇双丙烯酸酯单体聚合的引发剂，本发明对此并没有特别的限制。优选的，所述引发剂为光引发剂，所述光引发剂优选为2-羟基-2-甲基丙苯酮(HOMPP)。
根据本发明，所述离子凝胶中的各组分可以现用现配，也可以提前配制好，并放置在所述引发剂不能够引起聚乙二醇双丙烯酸酯单体聚合的条件下。例如，当所述引发剂为光引发剂时，可以将离子凝胶的各组分提前配制好后，避光保存。
第二方面，本发明提供了一种石墨烯转移的方法，该方法包括：将如上所述的离子凝胶涂覆在生长于基底上的石墨烯层上，之后浸渍在腐蚀溶液中以将所述基底溶解，得到离子凝胶/石墨烯层，并对所述离子凝胶/石墨烯层进行转移。
根据本发明，可以采用本领域常规的任意方法在基底上生长石墨烯，从而形成石墨烯层，本发明对此并没有特别的限制，例如，可以采用CVD法。
根据本发明，所述基底可以为CVD法常规使用的各种基底，例如，可以为金属基底。
其中，所述金属基底可以为铜基底或镍基底。
根据本发明一种具体的实施方式，通过如下的方法制备生长于基底上的石墨烯层：
铜箔先用piranha溶液(H2SO4与H2O2混合物)清洗，之后将铜箔浸泡在去离子水中再次进行清洗，去离子水清洗后，用氮气干燥所述铜箔。然后将其加入排尽空气的石英管中，当石英管内压达到设定压力(2×10-3Torr至6×10-3Torr)时，通入H2，同时将石英管加热到设定温度(950-1200℃)，持续一段时间(28-40min)，在连续通入H2(流速9-12sccm)下，通入的CH4气体(流速4.5-6sccm)，使得石墨烯连续地增长。之后(27-40min后)，停止通入CH4，石英管在H2流中冷却到室温，由此得到了铜箔上生长的石墨烯层。
优选的，所述石墨烯层为单层石墨烯。
根据本发明，可以通过任意的方式将所述离子凝胶涂覆在所述石墨烯层上，本发明对此并没有特别的限制，优选的，采用旋涂的方式进行涂覆，所述旋涂可以以3000-5000rpm的速度进行涂覆。
根据本发明，涂覆在所述石墨烯层上的离子凝胶层的厚度可以在较宽的范围内进行选择，优选的，其厚度为300-500μm。
根据本发明，所述腐蚀溶液可以根据所用的基底的种类进行选择，只要能够将所述基底溶解而不会破坏石墨烯和离子凝胶即可。例如，当所述基底为铜基底时，所述腐蚀溶剂优选为过硫酸铵。
根据本发明，所述腐蚀溶液的密度优选使得所述离子凝胶/石墨烯层能够漂浮在所述腐蚀溶液上，根据这一指导原则，本领域技术人员可以根据所使用的腐蚀溶液的种类而配制为符合要求的浓度。
根据本发明一种优选的实施方式，将所述基底在腐蚀溶液中进行腐蚀前，还包括使用等离子刻蚀的方法将多余的石墨烯刻蚀掉，从而促进基底的溶解。
根据本发明一种优选的实施方式，所述基底为铜基底，所述腐蚀溶剂为过硫酸铵，所述过硫酸铵的浓度大于6mol/L，更优选为6-10mol/L。
根据本发明，所述腐蚀溶液的用量优选使得所述基底能够浸没在所述腐蚀溶液中。
根据本发明，所述转移的方法可以为本领域常规的对与基底分离的石墨烯层进行转移的方法，例如，可以使用辅助工具将与基底分离的离子凝胶/石墨烯层转移至目标衬底上。
其中，转移的方法可以包括：将OHP(激光打印胶片)全部浸没在腐蚀溶液中，如果全部浸没困难，可以再加一些水，然后用镊子辅助将离子凝胶/石墨烯层转移至OHP上，使离子凝胶/石墨烯层转移到水中除去残留基底成分，再用目标衬底从水中将离子凝胶/石墨烯层捞到目标位置。之后用吸水纸将水吸去，烘干上(注意离子凝胶/石墨烯层不要粘到镊子上)，然后再将离子凝胶/石墨烯层转移至目标衬底上。
第三方面，本发明提供了如上所述的离子凝胶或如上所述的石墨烯转移的方法在制备石墨烯晶体管中的应用。
第四方面，本发明提供了一种石墨烯晶体管的制备方法，该方法包括：
(1)制备具有漏极和源极的衬底，其中，所述漏极和所述源极之间具有沟道；
(2)根据如上所述的石墨烯转移的方法将所述离子凝胶/石墨烯层转移至所述沟道上，并使得所述石墨烯层分别与所述漏极和所述源极相接触，之后在所述引发剂能够作用的条件下引发聚乙二醇双丙烯酸酯单体的聚合，得到所述石墨烯晶体管。
根据本发明，所述衬底可以为本领域常规的用于制备石墨烯晶体管的衬底，例如，可以通过在硅片或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)上渡金属层以形成所述衬底。优选的，所述衬底的厚度为4-6mm，长度为1-3cm。
其中，所述金属为任意的能够用于制备石墨烯晶体管漏极和源极的金属，例如，可以为金或铬金。
其中，所述金属层的厚度可以为用于制备石墨烯晶体管漏极和源极的常规厚度，优选的，所述金属层的厚度为40-100nm。
根据本发明，在所述衬底上制备漏极和源极的方法可以采用本领域常规的方法，例如，可以采用紫外曝光机对所述金属层进行光刻从而形成漏极和源极。
其中，所述漏极和源极之间具有间距，所述间距的距离可以在较宽的范围内进行选择，优选的，所述距离为300-1000μm。其中，所述漏极和源极之间的间距三者形成了沟道，因此，相应的，所述沟道的长度即为所述间距的长度(300-1000μm)。
根据本发明，可以使用镊子辅助将与基底分离的离子凝胶/石墨烯层转移至OHP(激光打印胶片)上，然后将离子凝胶/石墨烯层转移到水中除去残留基底组分，再用目标衬底从水中将离子凝胶/石墨烯层捞到沟道(源漏电极之间的)位置。之后用吸水纸将水吸去，烘干。
根据本发明，在将所述离子凝胶/石墨烯层转移至所述沟道上后，为了使所述离子凝胶层更为牢固，还需要在所述引发剂能够作用的条件下引发聚乙二醇双丙烯酸酯单体的聚合，其中，所述引发剂能够作用的条件可以根据所使用的引发剂的种类进行选择，例如，如果使用的是温度敏感的引发剂，则所述条件即为能够引发所述引发剂作用的温度；如果使用的是光敏感的引发剂，则所述条件即为能够引发所述引发剂作用光。根据本发明一种优选的实施方式，所述引发剂为光引发剂，所述引发剂能够作用的条件为曝光处理；优选的，所述曝光为紫外曝光，曝光的时间为8-15s。
根据本发明，在在所述石墨烯层上涂覆所述离子凝胶之前，还可以对生长在基底上石墨烯层进行裁剪，以使得所述石墨烯层的尺寸适合于欲制备的晶体管的沟道尺寸。
采用本发明的方法进行石墨烯晶体管制备，将离子凝胶/石墨烯层转移至衬底的沟道上，之后只需要进行引发聚乙二醇双丙烯酸酯单体的聚合，即得到了本发明的石墨烯晶体管，所述离子凝胶充当了所述石墨烯晶体管的栅极介电层，不再需要单独制备栅极介电层，因此，极大地简化了工艺。
第五方面，本发明提供如上所述的方法制备的石墨烯晶体管。
第六方面，本发明提供一种石墨烯晶体管，该是石墨稀晶体管包括：
衬底；
漏极和源极，形成在所述衬底上，且所述漏极和所述源极之间具有沟道；
石墨烯层；所述石墨烯层形成在所述沟道上，并分别与所述漏极和所述源极相接触；
离子凝胶层；所述离子凝胶层形成在所述石墨烯层上；
其中，所述离子凝胶层由如上所述的离子凝胶形成。
所述石墨烯晶体管的特性已经在如上的第四方面进行了详细的介绍，为了避免不必要的重复，在此不再重复赘述。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1-3
用于说明本发明提供的石墨烯晶体管的制备方法
(1)化学气相沉积制备单层石墨烯
将铜箔(10cm×10cm，25μm，Sigma)先用piranha溶液(H2SO4与H2O2以7:3的混合物)清洗15min。然后浸泡在去离子水中再次清洗，并用氮气干燥。然后将清洗后的铜箔加入排尽空气的石英管，当石英管内压达到5×10-3Torr时，通入H2，同时将石英管加热到1000℃，持续30min后，在连续通入H2(流速10sccm)下，通入流速为5sccm的CH4气体，使得石墨烯连续地增长。30min后，停止通入CH4，石英管在H2流中冷却到室温。得到了铜箔上生长的单层石墨烯。
(2)配制备金电极
将硅片(2cm×5mm)用分别在丙酮、异丙醇与去离子水中超声清洗5min。之后用热蒸镀的方法镀金(厚度如表1所示)，并用紫外曝光机光刻形成包括漏极和源极的金电极，其中，所述漏极和所述源极具有一间距(距离如表1所示)，所述间距即为沟道，也即所述沟道的长度即为所述间距的长度。
(3)制备石墨烯半导体层
将步骤(1)铜箔上生长的石墨烯层剪成合适于步骤(2)所述沟道尺寸的大小。然后在石墨烯层上以4000rpm旋涂离子凝胶(由离子液体1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酸基)咪唑([EMIM][TFSI])，聚乙二醇双丙烯酸酯单体(PEGDA)和光引发剂2-羟基-2-甲基丙苯酮(HOMPP)以表1所示质量比混合而成)，形成厚度如表1所示的离子凝胶层，背面做等离子体刻蚀去掉背面的石墨烯，之后浸泡在过硫酸铵(浓度如表1所示)中3h溶解掉铜。镊子辅助将完全溶解掉铜的离子凝胶/石墨烯层转移至OHP(激光打印胶片)上，然后将离子凝胶/石墨烯层转移到水中除去残留铜离子，再用目标衬底从水中将离子凝胶/石墨烯层捞到沟道(源漏电极之间的)位置，使得所述石墨烯层与所述漏极和所述源极相接触。之后用吸水纸将水吸去，烘干。之后按照表1条件用紫外曝光机的紫外灯曝光。(紫外光下，引发剂HOMPP产生自由基与PEGDA反应，引发单体PEGDA聚合)，得到石墨烯晶体管，如图1所示。
表1
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 金层厚度(nm) | 60 | 40 | 100 |
| 沟道长度(μm) | 700 | 300 | 1000 |
| [EMIM][TFSI](重量份) | 90 | 88 | 85 |
| PEGDA(重量份) | 8 | 8 | 10 |
| HOMPP(重量份) | 2 | 4 | 5 |
| 离子凝胶厚度(μm) | 400 | 300 | 500 |
| 过硫酸铵浓度(mol/L) | 6 | 8 | 10 |
| 曝光时间 | 12 | 8 | 15 |
实施例4
本对比例用于说明参比的石墨烯晶体管的制备方法
按照实施例1的方法进行石墨烯晶体管的制备，不同的是，仍使用离子液体[EMIM][TFSI]，但比例不按照实施例1。离子液体重量份92％，聚合物PEGDA重量份7％，光引发剂HOMPP重量份1％，离子凝胶固化不完全。
对比例1
本对比例用于说明现有技术的石墨烯晶体管的制备方法
(1)化学气相沉积制备石墨烯
按照实施例1的方法进行。
(2)配制备金电极
按照实施例1的方法进行。
(3)制备石墨烯半导体层
在铜箔上生长的石墨烯上旋涂甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的氯苯溶液，背面做等离子体刻蚀去掉背面的石墨烯后，浸泡在6mol/L过硫酸铵中3h溶解掉铜。将完全溶解掉铜的PMMA/石墨烯转移到基底上，用吸水纸吸干残余的水，丙酮洗掉石墨烯上的PMMA。
(4)制备离子凝胶栅极双电层
离子凝胶液体由离子液体1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酸基)咪唑([EMIM][TFSI])，单体聚乙二醇双丙烯酸酯单体(PEGDA)和光引发剂2-羟基-2甲基丙苯酮(HOMPP)以质量比(90:8:2)混合而成。
用透明胶带在基底围成槽状，中间加入离子凝胶制备栅极介电层，在紫外光下，用掩模版曝光10秒。紫外光下，引发剂HOMPP产生自由基与PEGDA反应，引发单体PEGDA聚合。未透光的部分没有聚合反应，可用去离子水洗掉。
测试例1
通过扫描电子显微镜(SEM)观察实施例1-4和对比例1制备的石墨烯晶体管中石墨烯层的形貌。
其中，实施例1中本发明方法转移石墨烯制备的石墨烯晶体管中石墨烯层的形貌如图2中(a)所示，对比例1中PMMA湿法转移石墨烯制备的石墨烯晶体管中石墨烯层的形貌如图2中(b)所示。由图可见，PMMA湿法转移石墨烯有很多PMMA残留，且有裂纹，而本发明方法干净且没有裂纹。
测试例2
采用1500半导体测试仪器，分别在设定源漏电压0.1V时候，扫面栅极电压-2V——2V。
图3分别示出了对比例1中PMMA湿法转移石墨烯晶体管(a-c)实施例1方法转移石墨烯晶体管(d-f)的转移曲线。
由图可见，本发明方法制备的石墨烯晶体管的转移曲线中的阈值电压，回滞均减小，同样栅极电压下的源流电流提高了，迁移率提高，这是因为本发明的方法没有PMMA残留，降低了捕获载流子的捕获陷阱，从而提高了石墨烯晶体管的性能。具体的，空间电荷限域区捕获载流子的捕获陷阱浓度影响热发射势垒高度，势垒高度影响热发射迁移率，热发射迁移率影响有效迁移率，Nt影响EB，EB影响μB，μB影响μeff，具体关系可参见以下公式。
实施例2-3结果未示出，与实施例1类似。而实施例4各组分的比例不在本发明优选范围内，如上所述的，离子凝胶固化不完全，导致结果较差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.离子凝胶在石墨烯转移中的应用；其中，所述离子凝胶含有离子液体和引发剂；
其中，所述离子液体由1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酸基)咪唑和聚乙二醇双丙烯酸酯单体组成。
2.根据权利要求1所述的应用，其中，以所述离子凝胶的总重量计，所述1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酸基)咪唑的含量为85-90重量％，所述聚乙二醇双丙烯酸酯单体的含量为6-10重量％，所述引发剂的含量为2-5重量％。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述引发剂为光引发剂，进一步优选为2-羟基-2-甲基丙苯酮。
4.一种石墨烯转移的方法，其特征在于，该方法包括：将权利要求1-3中任意一项所述的离子凝胶涂覆在生长于基底上的石墨烯层上，之后浸渍在腐蚀溶液中以将所述基底溶解，得到离子凝胶/石墨烯层，并对所述离子凝胶/石墨烯层进行转移。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，涂覆在所述石墨烯层上的离子凝胶的厚度为300-500μm；和/或
所述石墨烯层为单层石墨烯。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述基底为金属基底；
优选的，所述腐蚀溶液的密度大于所述离子凝胶/石墨烯层的密度；
优选的，所述基底为铜基底，所述腐蚀溶液为过硫酸铵，且所述过硫酸铵的浓度大于6mol/L。
7.权利要求1-3中任意一项所述的离子凝胶或权利要求4-6中任意一项所述的石墨烯转移的方法在制备石墨烯晶体管中的应用。
8.一种石墨烯晶体管的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)制备具有漏极和源极的衬底，其中，所述漏极和所述源极之间具有沟道；
(2)按照权利要求4-6中任意一项所述的石墨烯转移的方法将所述离子凝胶/石墨烯层转移至所述沟道上，并使得所述石墨烯层分别与所述漏极和所述源极相接触，之后在所述引发剂能够作用的条件下引发聚乙二醇双丙烯酸酯单体的聚合，得到所述石墨烯晶体管。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述引发剂为光引发剂，所述引发剂能够作用的条件为曝光处理；
优选的，所述曝光为紫外曝光，曝光的时间为8-15s。
10.权利要求8或9所述的方法制备的石墨烯晶体管。
11.一种石墨烯晶体管，其特征在于，该石墨稀晶体管包括：
衬底；
漏极和源极，形成在所述衬底上，且所述漏极和所述源极之间具有沟道；
石墨烯层；所述石墨烯层形成在所述沟道上，并分别与所述漏极和所述源极相接触；
离子凝胶层；所述离子凝胶层形成在所述石墨烯层上；
其中，所述离子凝胶层由权利要求1-3中任意一项所述的离子凝胶形成。
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