[发明专利]石墨烯压阻因子检测方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯压阻因子检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、以二氧化硅/硅片作为石墨烯的承载基底，将石墨烯沉积在基底上并在石墨烯表面制作Ti/Au检测电极；同时将作为参比电极的应变片结构制作在基底表面；(2)、将带有检测电极与参比电极的硅片粘贴到矩形梁上端面中部，用万用表来检测石墨烯电阻变化及参比电极的电阻变化；(3)、将步骤(2)的整个装置放入箱体，箱体内注满氮气；(4)、在矩形梁下方中部施加载荷，使梁产生向上或向下的弯曲变形，根据万用表测量出石墨烯与参比电极的电阻变化；(5)将相关数据带入计算得到石墨烯压阻因子。利用本方法测量压阻因子，结果更准确。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种石墨烯压阻因子检测方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是由单层呈正六边形分布的碳原子构成的具有蜂窝状晶格结构的一种二维碳质新材料，这种结构在平面内无限重复、周期分布，但是在垂直于分布平面的厚度方向上只具有纳米尺度。这种单原子厚度的碳膜结构异常紧密、严整，几乎没有任何缺陷，能稳定存在并展现出许多令人惊讶的物理、化学特性特点，在新能源、检测、微传感器等领域有重要的应用价值。检测石墨烯压阻性能是压阻型石墨烯微纳传感器研制的基础。

常规材料的压阻因子的检测一般对采用所检测材料直接施加应变，如拉伸、压缩法，通过检测目标材料的电阻变化率来确定其压阻因子。作为二维纳米材料，石墨烯样品厚度只有约0.34纳米，长度和宽度一半不超过10微米，同时石墨烯高度透明，具有高达97％的透光率，在常规条件下很难进行精确定位，更难以直接施加应变进行电阻检测。国外有采用扫描原子力显微镜对沉积在孔上的石墨烯进行按压测量其压阻因子，这种方法成本昂贵，样品制作流程长、难度高，测量过程冗长，即使在装备水平很高的实验室内也难以实现即时检测。也有将石墨烯沉积在一些弹性系数较高的基底上，进行拉伸测量，但石墨烯变形的测量却受到弹性基底的影响。并且上述方法都不能实现石墨烯压缩变形，也无法实现压缩变形中压阻因子的检测。

为了克服以上问题，有必要提出新的石墨烯材料压阻因子检测方案，为压阻型石墨烯微纳传感器的开发奠定基础。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用简支梁法实现石墨烯材料压阻因子检测的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：石墨烯压阻因子检测方法，包括以下步骤：

(1)、以二氧化硅/硅片作为石墨烯的承载基底，将石墨烯沉积在基底上并在石墨烯表面制作Ti/Au检测电极；同时将作为参比电极的应变片结构制作在基底表面；

(2)、将带有检测电极与参比电极的硅片粘贴到矩形梁上端面中部，参比电极的方向为矩形梁的长度方向。

分别从检测电极和参比电极两端引出导线与对应的万用表相连，用万用表来检测石墨烯电阻变化及参比电极的电阻变化；

(3)、将步骤(2)的整个装置放入箱体，箱体内注满氮气，进行测量，防止测量过程中石墨烯氧化及受到空气中水分、二氧化碳等气体干扰；

(4)、在矩形梁下方中部施加载荷，使梁产生向上或向下的弯曲变形，根据万用表测量出石墨烯与应变片的电阻变化；

(6)将相关数据带入计算得到石墨烯压阻因子，计算公式如下：

其中：

Rg,Rs：石墨烯与参比电极电阻；

ΔRg,ΔRs：石墨烯与参比电极电阻变化；

ε：梁表面应变；

GFg,GFs：石墨烯与参比电极的压阻因子，GFs＝2；