石墨烯化學氣相沉積法制備與DNA傳感器應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、石墨烯是一種由sp2雜化的單層碳原子組成的二維納米材料,其獨特的晶格結(jié)構(gòu)賦予了石墨烯眾多的優(yōu)異性能,自從2004年被發(fā)現(xiàn)以來掀起了一股研究熱潮,石墨烯被廣泛應用于高頻器件、透明電極和生物傳感器。本論文主要工作是石墨烯的生長及轉(zhuǎn)移技術(shù)和等離子體處理對于石墨烯表面潤濕特性的研究及在DNA傳感器方面的應用,主要內(nèi)容如下:
  (1)利用化學氣相沉積法在銅箔上生長大面積、高質(zhì)量的單層石墨烯薄膜。在實驗過程中,研究了銅箔的前期處理,生長溫度

2、、甲烷的流量對石墨烯質(zhì)量的影響,通過光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡表征了不同條件下生長的石墨烯形貌,通過拉曼光譜儀判定了石墨烯的缺陷及層數(shù)。綜合比較生長工藝參數(shù)的結(jié)果,獲得了本實驗中銅箔上生長石墨烯的最佳條件。
  (2)在轉(zhuǎn)移工作中,我們改善了利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高分子作為轉(zhuǎn)移石墨烯介質(zhì)的方法,實現(xiàn)了石墨烯表面潔凈、無損、大面積轉(zhuǎn)移到任意基板上。為了拓展石墨烯的應用,我們創(chuàng)造性的利用金膜作為轉(zhuǎn)移介質(zhì),也成功實現(xiàn)了石墨烯干

3、凈無損轉(zhuǎn)移。研究表明,以金膜作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)的石墨烯薄膜在表面粗糙度、結(jié)構(gòu)完整性、電性能等方面均可比擬于以PMMA轉(zhuǎn)移介質(zhì)的石墨烯。
  (3)利用低溫等離子體處理石墨烯的表面,運用接觸角、拉曼(Raman)光譜儀、X射線光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和原子力顯微鏡(Atomic force microscope,AFM)表征了處理前后石墨烯的形貌及缺陷和含氧官能基團的變化。探究

4、了石墨烯傳感器在液相環(huán)境工作時,經(jīng)過表面等離子體處理的石墨烯對于傳感器靈敏度的影響。
 ?。?)基于高質(zhì)量石墨烯薄膜的生長與轉(zhuǎn)移,我們設(shè)計了兩種石墨烯 DNA傳感器件,一種是基于石墨烯霍爾效應的DNA傳感器,一種是基于石墨烯場效應管傳感器,均實現(xiàn)了DNA無標記、高靈敏度、反應快、再現(xiàn)性高的檢測。石墨烯的空穴載流子濃度隨著互補DNA濃度的增加而減小,石墨烯場效應管的狄拉克點電壓隨著互補DNA濃度的增加左移。兩種DNA傳感器均可實現(xiàn)1

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