本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯基傳感器的制備方法。

背景技術(shù)：

基于石墨烯材料的應(yīng)用非常廣泛，其中氧化石墨烯在溫濕度傳感器中的應(yīng)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(xué)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(dǎo)致石墨烯分散液很難采用傳統(tǒng)成膜工藝?yán)缧縼韺?shí)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(tuán)影響很大而導(dǎo)致其特性隨受該工藝影響較大，導(dǎo)致均勻性、重復(fù)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(yīng)用方向上進(jìn)展緩慢。

技術(shù)實(shí)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(zhuǎn)變?yōu)檠趸?/p>

為了達(dá)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(tuán)注入到石墨烯薄膜內(nèi)，使石墨烯薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸┍∧?，氧化石墨烯薄膜作為敏感材料層?/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(jié)構(gòu)，所述氧化石墨烯薄膜和所述下電極層作為一個電容結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成雙電容結(jié)構(gòu)。

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(xué)氣相沉積工藝制備，并采用轉(zhuǎn)移工藝轉(zhuǎn)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(tuán)為oh離子團(tuán)。

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(zhuǎn)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(jìn)程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個較佳實(shí)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(shí)施方式

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

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

請參閱圖1，本實(shí)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(dǎo)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(xué)氣相沉積工藝在另一基底上制備后轉(zhuǎn)移至該底部隔離層03上。本實(shí)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(cè)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(tuán)注入到石墨烯薄膜04內(nèi)，使石墨烯薄膜04轉(zhuǎn)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(shí)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(tuán)可以為oh離子團(tuán)；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(shí)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(jié)構(gòu)，氧化石墨烯薄膜04’和下電極層02作為一個電容結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成雙電容結(jié)構(gòu)。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(shí)施例揭示如上，然實(shí)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(lǐng)域的技術(shù)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(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
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(tuán)注入到石墨烯薄膜內(nèi)，使石墨烯薄膜轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)研發(fā)人員：康曉旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海集成電路研發(fā)中心有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.29
技術(shù)公布日：2017.11.14