微电子工业从发展之初到现在,一直都在按照摩尔定律预言的轨迹发展着。但是,随着关键尺寸越来越细,器件也越来越小,微电子工业面临越来越大的挑战。世界各国的研究人员都在寻求各种方法突破这一难题。随着各种技术的发展,一种新型技术,即碳基微电子技术(电极材料和半导体都采用含碳化合物)逐渐浮出水面并有望成为下一代电子技术的核心,受到人们的广泛关注。其中石墨烯是近几年新兴的材料,具有超薄、迁移率高、严格而简单的二维结构、超强的机械性能以及热化学稳定性等优点,在下一代超大规模集成电路方面具有潜在的应用前景。目前,制备石墨烯有多种方法,包括机械剥离法、单层氧化石墨还原法、外延生长法和气相生长法。不过这些方法都无法满足实际应用的需要,也没有充分利用石墨烯的特点。考虑到石墨烯良好的导电能力、超薄的厚度以及与有机半导体良好的兼容性,石墨烯非常适合作为有机半导体器件的电极材料。目前的有机半导体微纳器件多采用顶电极结构,即先预置有机维纳晶体,然后在晶体上沉积电极,完成器件制备。由于脆弱的有机晶体不能采用光刻等传统微加工工艺,顶电极多通过掩膜板真空蒸发电极来完成。电极制备过程中的热辐射会对有机晶体器件性能造成一定的影响。另一种是底电极结构,底电极器件是预先在衬底上制备好电极,然后放置晶体。由于没有有机晶体的限制,电极结构可以采用光刻等微加工工艺制备。但是底电极结构的缺点是电极的厚度通常大于15纳米,电极与绝缘层间形成的台阶会影响有机微纳晶体与绝缘层的贴合,导致器件性能的降低,甚至会使器件失去性能。单层石墨烯的厚度极薄,仅0.4纳米,同时还具有极高的迁移率、良好的一致性、卓越的热和化学稳定性。如果用单层石墨烯作为有机微纳器件的底电极,就可以解决传统金属电极过厚的问题,将底电极台阶造成的影响减小到最小,同时能够与有机半导体形成良好的能级匹配。本文介绍了石墨烯基本的制备和表征方法,并发展了一种简单、高效、方便的石墨烯间隙对的制备方法。基于单层石墨烯电极的有机晶体管表现出良好的场效应晶体管性能,迁移率和开关比分别可达0.053cm2/Vs和105。虽然有机沟道的制备过程未经优化,但是基于石墨烯电极的有机晶体管性能仍优于相同结构、采用传统贵金属电极的该类型晶体管的最好性能。研究结果表明,单层石墨烯可作为良好的电极材料,并有望成为一种通用的技术以制备高性能有机/无机微纳单晶器件和薄膜器件。