本文要点：

制备并表征了夹层氟化石墨烯（FG）基柔性石墨烯场效应晶体管（F-GFET）。FG-PG-FG夹层结构通过减少散射机制改善了F-GFET的电性能。FG中的Sp3型键合能表现出FG-PG-FG夹层结构的优异机械稳定性，通过应用，在次弯曲循环后，保持88％的原始电流输出对抗弯曲变形，最大为6mm，大于77％由于抑制石墨烯和柔性基板之间的界面滑动，拉伸应变为1.56％

成果简介

石墨烯对栅极介电层表面状态具有较差的高灵敏度及其与柔性基板，且范德华粘附导致石墨烯在低应变下的界面滑动和断裂，使得原始石墨烯（PG）在柔性电子元件中利用率低。本文，报告了一种使用夹层氟化石墨烯（FG）制造柔性石墨烯场效应晶体管（F-GFET）的简便方法。“FG-PG-FG”夹层结构显示出高光学透明度（94％），平均载流子迁移率高于cm2/V·s，高于GO和离子凝胶用作F-GFET上的栅极介电材料和相对低的栅极漏电流~pA时获得的值。这种改进的性能归因于夹层FG通过调节C/F比提供良好的介电环境，其紧密地固定PG在应变下。这些发现为石墨烯基柔性电子器件的未来发展提供了新的途径。

图文导读

图1。具有夹层氟化石墨烯的柔性顶栅石墨烯场效应晶体管的示意图，包括制造过程中涉及的关键步骤

（a）将作为基板缓冲层的单层氟化石墨烯（1L-FG）转移到PET基板上。

（b）CVD石墨烯在1L-FG上转移。

（c）使用光刻然后热蒸发形成源极和漏极接触。

（d）1L-FG作为栅极电介质在源极和漏极上转移。

（e）使用O2等离子体反应离子蚀刻工艺（80sccm和W）图案化沟道和栅极电介质。

（f）使用光刻然后热蒸发来图案化顶栅电极。

图2。（a）顶部栅极GFET的示意图，其中氟化石墨烯作为PET衬底上的栅极电介质。

（b）在铜箔上CF4等离子体处理30分钟后PG，1L-FG和3L-FG的拉曼光谱的演变。

（c）峰强度比ID/IG和PG，1L-FG和3L-FG的光学透射率。

其中C1（d）PG（E）IL-FG（F）3L-FG的XPS分析结果小号核心层和几个碳-氟部件

图3。（a）CF分钟后w/o-FG，w/1L-FG和w/3L-FG样品的输出特性（Id对Vd）。

（b）w/o-FG，w/1L-FG和w/3L-FG样品在漏源电压固定值，0.5VVds下的传输特性（Idvs.Vg）。

（c））w/o-FG（自然形成的Al2OX作为栅极电介质），w/1L-FG和w/3L-FG样品的栅极漏电流，揭示了氟化石墨烯的绝缘性质。

图4。（a）不同弯曲半径下弯曲测量装置的示意图。

（b）载流子迁移率的变化

（c）作为弯曲半径的函数的w/o-FG，w/1L-FG和w/3L-FG样品的ION。符号∞表示平坦状态。

（d）载流子迁移率的变化（e）作为弯曲循环的函数的w/o-FG，w/1L-FG和w/3L-FG样品的ION（应变=1.56％）。

图5。夹层FG样品的物理和电学测量

3小结

总之，使用夹层结构（FG-PG-FG）在柔性石墨烯场效应晶体管（F-GFET）上研究了氟化石墨烯的栅极电介质和衬底缓冲强度。这种FG-PG-FG夹层结构展现了双重增强载流子迁移率（~.57cm2/V·s）由于散射机制的减少，与没有FG的F-GFET相比，具有pA的相对低的栅极漏电流。此外，该结构显示出优异的机械稳定性，原始输出电流的88％和77％抵抗弯曲变形达6mm和次弯曲循环。这种机制可能与界面滑动的减少和FG-PG-FG夹层结构的高机械柔韧性有关，这为PG创造了合适的绝缘环境，并在不同的弯曲条件下将PG紧密地固定在夹层结构内。高电气性能和机械稳定性与低成本制造方法的结合使得夹在中间的FG成为用于未来柔性RF电子器件开发的候选者。

参考文献

Robustsandwichedfluorinatedgrapheneforhighlyreliableflexibleelectronics