本發(fā)明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種石墨烯基傳感器的制備方法。

背景技術：

基于石墨烯材料的應用非常廣泛，其中氧化石墨烯在溫濕度傳感器中的應用是最具市場化前景的方向之一。

但是，由于石墨烯經(jīng)過化學方法氧化后將其分散到水中的濃度較低，且由于懸濁液特性，導致石墨烯分散液很難采用傳統(tǒng)成膜工藝例如旋涂來實現(xiàn)成膜；同時氧化石墨烯的退火溫度對其材料的含氧基團影響很大而導致其特性隨受該工藝影響較大，導致均勻性、重復性、一致性較差，也即是該工藝的工藝窗口較小，最終使得該材料在溫濕度傳感器市場化應用方向上進展緩慢。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種石墨烯基傳感器的制備方法，利用離子注入來使石墨烯轉變?yōu)檠趸?/p>

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種石墨烯基傳感器的制備方法，包括以下步驟：

步驟01：在一襯底上依次形成下電極層、底部隔離層和石墨烯薄膜；

步驟02：將含氧等離子體或含氧帶電基團注入到石墨烯薄膜內(nèi)，使石墨烯薄膜轉變?yōu)檠趸┍∧ぃ趸┍∧ぷ鳛槊舾胁牧蠈樱?/p>

步驟03：在氧化石墨烯薄膜表面依次形成頂部隔離層和上電極層。

優(yōu)選地，電極層和所述氧化石墨烯薄膜作為一個電容結構，所述氧化石墨烯薄膜和所述下電極層作為一個電容結構，從而構成雙電容結構。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯薄膜呈橫臥"s"型連續(xù)排布，所述底部隔離層和所述頂部隔離層依附所述氧化石墨烯薄膜也呈"s"型連續(xù)排布。

優(yōu)選地，所述下電極層位于所述底部隔離層的底部并與之接觸，所述上電極層位于所述頂部隔離層呈橫臥"s"型的凹陷中。

優(yōu)選地，所述底部隔離層的材料選自sio2、sin、sion、sic的一種；所述頂部隔離層的材料選自sio2、sin、sion、sic的一種。

優(yōu)選地，所述石墨烯薄膜采用化學氣相沉積工藝制備，并采用轉移工藝轉移至底部隔離層上。

優(yōu)選地，所述步驟02中，含氧等離子體為o、oh的一種或兩種。

優(yōu)選地，所述步驟02中，含氧帶電基團為oh離子團。

優(yōu)選地，所述步驟02中，采用的注入劑量為5e14～1e16/cm³，注入能量為100ev～1kev。

優(yōu)選地，所述上電極層的材料選自al、cu、ta、tin、tan的一種；所述下電極層的材料選自al、cu、ta、tin、tan的一種。

本發(fā)明的石墨烯基傳感器的制備方法，利用低能注入離子注入，使得石墨烯轉換成氧化石墨烯。再者，由于離子注入工藝可以對能量和劑量的高精度控制，從而能夠更好的控制石墨烯基敏感材料的均勻性和一致性，從而提升整個產(chǎn)品性能和市場化進程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個較佳實施例的石墨烯基傳感器的制備方法的流程示意圖

圖2～4為圖1的制備方法的各個步驟示意圖

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領域內(nèi)的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

以下結合1～4和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。

請參閱圖1，本實施例的石墨烯基傳感器的制備方法，包括以下步驟：

步驟01：請參閱圖2，在一襯底01上依次形成下電極層02、底部隔離層03和石墨烯薄膜04；

具體的，襯底01可以為任意半導體襯底，例如硅襯底。下電極層02、底部隔離層03可以采用氣相沉積工藝來制備，石墨烯薄膜04可以采用化學氣相沉積工藝在另一基底上制備后轉移至該底部隔離層03上。本實施例中，底部隔離層02的材料選自sio2、sin、sion、sic的一種。

這里，下電極層02之間形成多個溝槽，底部隔離層03和石墨烯薄膜04形成于溝槽底部和側壁、以及形成在下電極層02頂部，從而使得石墨烯薄膜04呈橫臥“s”型連續(xù)排布。

步驟02：請參閱圖3，將含氧等離子體或含氧帶電基團注入到石墨烯薄膜04內(nèi)，使石墨烯薄膜04轉變?yōu)檠趸┍∧?4’，氧化石墨烯薄膜04’作為敏感材料層；

具體的，本實施例中，含氧等離子體可以為o、oh的一種或兩種；含氧帶電基團可以為oh離子團；采用的注入劑量為5e14～1e16/cm³，注入能量為100ev～1kev。

步驟03：請參閱圖4，在氧化石墨烯薄膜04’表面依次形成頂部隔離層05和上電極層06。

這里，氧化石墨烯薄膜04’呈橫臥"s"型連續(xù)排布，頂部隔離層05依附氧化石墨烯薄膜04’也呈"s"型連續(xù)排布。本實施例中，頂部隔離層05的材料選自sio2、sin、sion、sic的一種。

還需要說明的是，上電極層06和氧化石墨烯薄膜04’作為一個電容結構，氧化石墨烯薄膜04’和下電極層02作為一個電容結構，從而構成雙電容結構。請參閱圖4，下電極層02位于底部隔離層03的底部并與之接觸，上電極層06位于頂部隔離層05的凹陷中。這里，上電極層05的材料可以選自al、cu、ta、tin、tan的一種，下電極層02的材料可以選自al、cu、ta、tin、tan的一種。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應以權利要求書為準。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明提供了一種石墨烯基傳感器的制備方法，包括：在一襯底上依次形成下電極層、底部隔離層和石墨烯薄膜；將含氧等離子體或含氧帶電基團注入到石墨烯薄膜內(nèi)，使石墨烯薄膜轉變?yōu)檠趸┍∧?，氧化石墨烯薄膜作為敏感材料層；在氧化石墨烯薄膜表面依次形成頂部隔離層和上電極層。本發(fā)明利用離子注入使得石墨烯薄膜轉變?yōu)檠趸┍∧?，并且能夠更好的控制石墨烯基敏感材料的均勻性和一致性?br/>
技術研發(fā)人員：康曉旭
受保護的技術使用者：上海集成電路研發(fā)中心有限公司
技術研發(fā)日：2017.06.29
技術公布日：2017.11.14