石墨烯基场效应晶体管技术的发展及相关专利分析

石墨烯基场效应晶体管(GFET)技术是实现基于石墨烯的高频器件、存储器、传感器以及集成电路的基本器件结构,其在半导体电子器件领域具有广泛的应用前景。本文从专利申请的角度对GFET的发展进行了统计分析,介绍了GFET技术的国内外专利申请情况、主要技术分布和重要申请人分布,并对GFET的研究现状进行了梳理。     

柔性石墨烯传感带拉伸传感性能

将石墨烯织带作为基材覆合于弹性针织面料上,以制备柔性石墨烯传感带。在伸长率为0~25%时,通过定伸长拉伸试验测试不同初始长度的石墨烯传感带电阻与伸长率关系、灵敏度、重复性以及稳定性。结果表明:当伸长率小于10%时,柔性石墨烯传感带的电阻增长速率较快,而当伸长率超过10%后,电阻变化较小;伸长率为0~10%,其灵敏系数可达6.0以上;5次重复性拉伸测试发现,该传感带具有良好的重复性及稳定性。研究表明,该柔性石墨烯传感带在服装用人体数据采集如长度测量等方面有一定的应用性。     

热处理调控氧化石墨烯薄膜层间距与离子筛分

采用热处理方法,通过改变热处理时间和温度来调控氧化石墨烯(GO)薄膜的层间距,并考察了Cs~+、K~+、Na~+、Li~+、Sr²⁺、Mg²⁺和Al³⁺离子在不同层间距的GO薄膜中的渗透性.结果发现:热处理后得到的GO薄膜在湿润状态下的层间距范围为0.57～1.31 nm,当薄膜层间距在0.55 nm左右时,水分子很难在薄膜中输运;此外,在不同层间距的GO薄膜中离子渗透性除了与离子水合直径有关之外,还与离子所带电荷以及离子脱水作用有关.该方法实现了Li~+/Mg²⁺和Na~+/Sr²⁺的分离,为离子的精确筛分、促进如盐湖提锂以及核废液处理等提供了参考.     

功能化氧化石墨烯催化CO2的化学固定

通过一锅法将氨基官能化的咪唑离子液体嫁接在氧化石墨烯(GO)和硅铝酸盐中孔分子筛(SBA-15)上，用来催化合成环状碳酸酯. 通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)和元素分析(EA)对催化剂的结构、热稳定性以及氨基官能化咪唑离子液体的嫁接量进行了研究. 在环加成反应过程中，GO-NH₂的活性高于SBA-15-NH₂. 最佳条件: 催化剂用量0.15 g、反应温度130 ℃、CO₂压力1.5 MPa和反应时间5 h，碳酸丙烯酯的产率达到96.46%. 此外，催化剂具有可回收性并可以连续5次重复使用.     

银纳米线/石墨烯复合薄膜的制备及其透明导电性能

研究了不同浓度银纳米线对单层石墨烯薄膜的透明性和导电性的影响.紫外-可见漫反射光谱表明,银纳米线/石墨烯复合薄膜的透光率达到85.60%;四探针电阻测试仪表明,银纳米线/石墨烯复合薄膜的方块电阻为0.210 kΩ.     

各向异性二维材料的热输运及热辐射调控研究进展

二维材料体系中能量输运与宏观体材料存在显著差异.因此，二维材料的热输运和热辐射的研究对微纳器件热管理、辐射制冷等具有重要意义.本文首先总结了典型各向异性二维材料(如WTe₂、CrOCl、Ta₂NiS₅)的热学特性，分析了材料结构对热输运的影响，展示了在二维材料中调控热流的新机制；其次，针对高功率密度器件散热需求，总结了影响热界面材料性能的关键因素，回顾了利用二维材料各向异性的热输运特性提高聚合物复合材料热导率的新方法，包含空间取向调控、导热网络构建等；最后，围绕辐射制冷、红外伪装等领域应用需求，基于二维材料的独特晶体结构和电子结构，总结了通过离子插层方式调控发射率的新途径，全面分析了主客体结构、外加电场等对红外发射率的影响，展示了优化发射率调控能力的新途径.本文通过梳理相关研究进展，加深了对二维材料热输运和热辐射调控机制的理解，分析了材料制备、物性表征、机制探究中面临的挑战，展望了相关研究的发展方向.     

4H-SiC MOSFET栅氧界面性能提升工艺

MOSFET器件是现代微电子学的关键核心器件之一,其应用范围从高度集成的CMOS芯片到高功率器件.目前, SiC MOSFET存在沟道迁移率较低、阈值电压漂移、栅氧介质在高温下的长期可靠性不足、体二极管正向导通状态下产生双极型漂移等问题.值得注意的是,其中众多问题都与栅氧界面缺陷有关.由于SiC/SiO₂界面缺陷的存在, SiC MOSFET器件的沟道迁移率被严重限制,栅氧化层的可靠性和阈值电压的稳定性也受到较大影响,导致其栅氧界面性能较差.为了改善这些问题,本文从退火、高k介质层的使用、栅氧化物掺杂、沟槽型MOSFET沟槽深宽优化四个方面,综述了提升4H-SiC MOSFET栅氧界面性能的制备工艺,从多个角度介绍了多种可行的方案,以期进一步综合提升4H-SiC MOSFET栅氧界面性能,使其更好地应用于电力电子系统.     

TiO2-GO复合材料对苯酚废水的吸附行为

采用一锅超声回流法制备一种新型的二氧化钛-氧化石墨烯（TiO₂-GO）复合材料， 通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）和 Raman光谱对其结构进行表征, 并研究溶液的pH值、 吸附温度、 吸附时间、 溶液的初始质量浓度对该材料作为吸附剂对苯酚废水去除效果的影响. 实验结果表明： 400 mg/L的苯酚溶液， 室温下， pH=5时，该材料对苯酚的吸附量为80 mg/g；吸附过程符合Langmuir模型，动力学实验数据符合准二级动力学曲线； TiO₂-GO可在30 min内有效净化苯酚废水，具有一定的应用前景.     

直立石墨烯柔性导热材料制备技术现状与进展

近年来电子元器件朝着高密度、高集成和微型化的方向发展，可以快速转移多余热量的热界面材料随之成为研究热点，石墨烯因其优良的导热性能成为制备热界面材料的理想选择之一。为了将发热源产生的热量迅速传递到散热板上，诱导石墨烯在竖直方向上的排列成为值得关注的研究方向。本文根据材料中石墨烯的来源及导热薄膜成型方式，主要介绍两类直立排列的石墨烯柔性导热材料制备工艺，分别为自下而上法和自上而下法。自上而下法包括介电泳法、机械组装法、定向冷冻法、水热还原法和蒸发诱导自组装法等，自下而上法主要指利用化学气相沉积法直接生长石墨烯。