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[IEEE 2017年第14届印度理事会国际会议(INDICON) - 鲁尔基(2017.12.15-2017.12.17)] 2017年第14届IEEE印度理事会国际会议(INDICON) - 通过在石墨沟道中嵌入硅纳米颗粒实现的纸质柔性碳场效应晶体管器件

DOI：10.1109/INDICON.2017.8488029 出版年份：2017 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 研究人员开发了一种以石墨为沟道的纸质碳场效应晶体管（C-FET）。通过在石墨中嵌入硅纳米颗粒（SiNP），显著提升了该器件的性能。首先通过机械摩擦石墨源在纸基衬底上刷涂形成沟道，随后在含有SiNP的条件下进行刷涂，制备出石墨-SiNP复合材料，从而改善器件性能。实验发现，SiNP的引入使栅极电压调控效应提升约四倍。该器件采用背栅结构，以纸张作为介电材料。研究还验证了SiNP负载量的影响，结果显示随着SiNP含量增加，器件性能持续优化。由此成功展示了基于柔性衬底的碳FET，适用于多种传感和柔性电子应用。进一步研究表明，添加半导体性SiNP可进一步提升C-FET性能。这种纸质柔性C-FET的制备方法有望推动经济、可替换、环保且一次性的生物医学/即时检测（POC）仪器、传感器及可穿戴柔性电子设备的发展，使更广泛人群能够负担得起相关技术。
作者： Mitradip Bhattacharjee，Dipankar Bandyopadhyay
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种以石墨为沟道的纸质碳场效应晶体管（carbon-FET），并通过嵌入硅纳米颗粒来提升其性能，用于柔性电子和传感领域。

研究成果

该研究成功制备了一种以石墨为沟道的柔性纸基碳场效应晶体管（FET），并通过嵌入硅纳米颗粒提升了其性能，使栅极电压效应提高了四倍。更高的硅纳米颗粒负载量带来更优性能，使该器件适用于经济、一次性传感及柔性电子应用，具有生物医学和即时检测领域的应用潜力。

研究不足

制造过程可能因手工刷涂而存在差异；石墨源中的杂质（如铝和氧）可能影响性能；器件特性不如传统硅场效应晶体管；未解决大规模生产的可扩展性和重复性问题。

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