纳米贴片石墨烯组合物及其制造方法与流程

本发明涉及纳米贴片石墨烯(nanopatchgraphene)组合物及其制造方法，并且更具体地涉及如下的纳米贴片石墨烯组合物及其制造方法，所述组合物被配置以使得通过自组装过程在石墨烯表面上形成纳米贴片，由此改善石墨烯组合物的机械性能和耐久性，从而可以增加下一代柔性电子器件的机械稳定性。

背景技术：

石墨烯是包含sp²碳单层的二维材料，表现出优异的光学、热学、机械学和电学性质，并因此作为用于软电子器件的下一代材料受到关注。为了商业化石墨烯，需要解决涉及如下的问题：(1)具有大面积和高质量的石墨烯的合成和转移；(2)基本的石墨烯特性的分析；(3)制造基于石墨烯的器件的工艺的发展，以及(4)用于高性能器件的石墨烯特性的优化。在这些问题中，在期望的基底上制造具有大面积和高质量的石墨烯被认为是非常重要的。化学气相沉积工艺使得能够在催化剂金属上合成具有大面积和高质量的石墨烯，因此被认为非常适合石墨烯的商业化。然而，由于石墨烯在催化剂金属上生长，实质上需要它向期望的基底上的转移。在石墨烯的转移过程中，石墨烯的性质可能会极大恶化，因此不仅石墨烯的合成而且它的转移都是重要的。进行了很多尝试，以实施使用聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)作为转移支撑层的各种转移方法来转移具有大面积和高质量的石墨烯，但产生了微米尺度的石墨烯缺陷。从而可能获得与石墨烯的固有性质相比较差的性能，并且特别是机械耐久性极大降低。当使用此类有缺陷的石墨烯材料制造柔性电子器件时，器件的稳定性和可靠性也可能降低。为解决这些问题，可以进行引入支撑层或提高与基底的粘结性，但是将会不可避免地实施复杂的额外工艺，并因此对基底的选择强加限制。

技术实现要素：

因此，本发明考虑到在相关技术中遇到的问题而做出，并且本发明旨在提供纳米贴片石墨烯组合物及其制造方法，其中，纳米贴片石墨烯组合物被配置以使得通过自组装过程在石墨烯表面上形成纳米贴片，由此改善石墨烯组合物的机械性能和耐久性，从而可以增加下一代柔性电子器件的机械稳定性。

本发明的一个方面提供了纳米贴片石墨烯组合物，该组合物包含含有缺陷的石墨烯和设置在缺陷上的纳米贴片。

缺陷可以是选自于由晶界、点缺陷、线缺陷、裂纹(cracking)、折叠(folding)和褶皱(wrinkling)所组成的组中的至少一种。

纳米贴片可以包含自组装单层(sam)。

自组装单层可以通过在缺陷上自组装由以下的化学式1表示的化合物而形成：

[化学式1]

在化学式1中，

r¹是c3至c30的烷基基团，

r²和r³彼此相同或不同，独立地为氢原子或c1至c6的烷基基团，并且

r⁴是c1至c6的烷基基团。

化学式1表示的化合物可以是十八烷基三甲氧基硅烷(ots)。

纳米贴片可以抑制或延缓当使石墨烯变形时在缺陷上生长的石墨烯的断裂。

石墨烯可以是选自于由单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯所组成的组中的至少一种。

本发明的另一方面提供了有机晶体管，该晶体管包括：柔性基底；在基底上的半导体层；以及栅电极、源电极和漏极电极，其中，选自于由栅电极、源电极和漏极电极所组成的组中的至少一种包含如上的纳米贴片石墨烯组合物。

柔性基底可以是选自于由聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺和玻璃纤维增强塑料所组成的组中的至少一种。

本发明的另一方面提供了柔性应变传感器，该传感器包括：柔性基底；在柔性基底上形成的并包含如上所述的纳米贴片石墨烯组合物的有源层(activelayer)；以及电学上连接至有源层的电极。

本发明的又一方面提供了制造纳米贴片石墨烯组合物的方法，该方法包括：(a)提供含有缺陷的石墨烯；(b)对石墨烯进行氧化以将含有氧原子的官能团键合到缺陷上，从而获得表面改性的石墨烯；以及(c)将自组装单层键合到官能团，从而获得纳米贴片石墨烯组合物。

在步骤(c)中，自组装单层可以通过自组装由以下的化学式1表示的化合物而形成：

[化学式1]

在化学式1中，

r¹是c3至c30的烷基基团，

r²和r³彼此相同或不同，独立地为氢原子或c1至c6的烷基基团，并且

r⁴是c1至c6的烷基基团。

氧化可选择性地在石墨烯的缺陷上进行。

氧化可以使用uv/臭氧进行。

根据本发明，纳米贴片组合物被配置以使得通过自组装过程在石墨烯表面上形成纳米贴片，由此改善石墨烯组合物的机械性能和耐久性。

同样根据本发明，含有本发明的纳米贴片石墨烯组合物的柔性有机晶体管是透明的，并且具有高的机械耐久性，从而表现出器件稳定性，并且诱导(induced)在纳米贴片石墨烯组合物上生长的有机半导体层的分子排列(molecularalignment)，以使电荷注入变得有利，从而增高器件的性能。

附图说明

图1a示出了本发明所述的纳米贴片石墨烯组合物的结构，图1b示出了包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性应变传感器的结构，以及图1c示出了包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性有机晶体管的结构；

图2是示出了制造本发明所述的纳米贴片石墨烯组合物的工艺的流程图；

图3示出了实施例1-1和对比例1的afm图片；

图4a示出了实施例1-1的纳米贴片石墨烯组合物的采用能量色散光谱仪(eds)的stem图片，图4b示出了所选择的区域的电子衍射(saed)图案，图4c示出了掠入射x射线衍射(gixd)的测量结果，以及图4d是示出了石墨烯中的自组装纳米贴片层的外延结构的图片；

图5示出了实施例1-1和对比例1的uv-vis光谱的分析结果；

图6a示意性地示出了石墨烯场致发射晶体管，以及图6b示出了器件实施例1和对比器件例1的场致发射晶体管的性能结果；

图7a示出了实施例1-1以及对比例1和对比例2的纳米压痕的结果，以及图7b示出了断裂载荷的柱状图以对机械性能进行比较；

图8a、图8b和图8c示出了器件实施例2和对比器件例2(图8a)、器件实施例3和对比器件例3(图8b)、以及器件实施例4和对比器件例4(图8c)的有机晶体管的不同性能的转移曲线；

图9示出了器件实施例2和器件实施例3以及对比器件例2和对比器件例3的二维掠入射x射线衍射图案；

图10是测量实施例1-1和实施例1-2的纳米贴片石墨烯组合物的电阻的示意图；

图11a示出了实施例1-3和对比例1中的弯曲半径为5mm的弯曲测试系统，以及图11b是示出了在5mm的弯曲应变下电导率保持的怎么样的图表；

图12a示出了使用实施例1-4和对比例1的pdms基底的拉伸测试系统(比例尺，2cm)，以及图12b是示出了在拉伸应变下电导率保持的怎么样的图表；以及

图13a和13b是分别示出了取决于连接至手指和手背的器件实施例5的移动的电阻方面的变化的图表。

具体实施方式

本发明可以以许多不同的形式具体化，并且不应该被解释为仅限于在本文中阐述的实施方式，而是应当被解释为覆盖落入本发明的构思和技术范围内的修改、等同或替代。在本发明的描述中，当可能使得本发明的要点不清楚时，将省略并入本文中的相关已知技术的详细描述。

如本文使用的，术语“第一”、“第二”等可以用于描述各种要素，但是这些要素不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个要素和另一要素。例如，第一要素可以被称为第二要素，并且类似地，第二要素可以被称为第一要素，而不偏离本发明的示例性(exemplary)实施方式的范围。

此外，应该理解的是，当要素被提及到在另一要素上“形成”或“成层”时，其可以形成或成层以使得直接连接到另一要素的一个表面或整个表面，或者介于中间的要素可以存在于要素之间。

除非另有说明，否则单数表达包括复数表达。在本申请中，术语“包含/包括/含有”或“具有”用于指示在申请文件书中存在特征、数字、步骤、操作、要素、部分或其组合，并且应理解为不排除一个或多个不同的特征、数字、步骤、操作、要素、部分或其组合的存在或另外的可能性。

图1a示出了本发明所述的纳米贴片石墨烯组合物的结构，图1b示出了包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性应变传感器的结构，以及图1c示出了包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性有机晶体管的结构。

以下参照图1a至图1c描述本发明所述的纳米贴片石墨烯组合物。

本发明致力于纳米贴片石墨烯组合物，该组合物包含含有缺陷的石墨烯和设置在缺陷上的纳米贴片。

缺陷可以是选自于由晶界、点缺陷、线缺陷、裂纹、折叠和褶皱所组成的组中的至少一种。

纳米贴片可以包含自组装单层(sam)。

自组装单层可以通过在缺陷上自组装由以下的化学式1表示的化合物而形成：

[化学式1]

在化学式1中，

r¹是c3至c30的烷基基团，

r²和r³彼此相同或不同，独立地为氢原子或c1至c6的烷基基团，并且

r⁴是c1至c6的烷基基团。

化学式1表示的化合物可以是十八烷基三甲氧基硅烷(ots)。

纳米贴片可以抑制或延缓当使石墨烯变形时在缺陷上生长的石墨烯的断裂。

石墨烯可以是选自于由单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯所组成的组中的至少一种。

此外，本发明致力于有机晶体管，该晶体管包括：柔性基底；在基底上的半导体层；以及栅电极、源电极和漏极电极，其中，选自于由栅电极、源电极和漏极电极所组成的组中的至少一种包含本发明的纳米贴片石墨烯组合物。

柔性基底可以是选自于由聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺和玻璃纤维增强塑料所组成的组中的至少一种。

此外，本发明致力于柔性应变传感器，该传感器包括：柔性基底；在柔性基底上形成的并包含本发明的纳米贴片石墨烯组合物的有源层；以及电学上连接至有源层的电极。

图2是示出了本发明所述的纳米贴片石墨烯组合物的制造工艺的流程图。

以下，参考图2，对制造本发明所述的纳米贴片石墨烯组合物的方法描述如下。

具体而言，提供含有缺陷的石墨烯(步骤a)；

接下来，对石墨烯进行氧化以将含有氧原子的官能团键合到缺陷上，从而获得表面改性的石墨烯(步骤b)。

氧化可选择性地在石墨烯的缺陷上进行。

氧化可以使用uv/臭氧进行；

接下来，将自组装单层连接到官能团，从而获得纳米贴片石墨烯组合物(步骤c)。

在步骤c中，自组装单层可以通过自组装由以下的化学式1表示的化合物而形成：

[化学式1]

在化学式1中，

r¹是c3至c30的烷基基团，

r²和r³彼此相同或不同，独立地为氢原子或c1至c6的烷基基团，并且

r⁴是c1至c6的烷基基团。

实施例

将通过以下实施例更好地理解本发明，以下实施例仅仅是为了说明而提出，而不应被解释为限制本发明的范围。

实施例1-1：通过形成自组装单层并随后将其转移到sio2/si晶片上来制造纳米贴片石墨烯组合物

将铜箔(alfaaesar，产品编号：13382)置于石英室中，并在10sccm(标准立方厘米/分钟)的氢气存在下，在50mtorr的压力下加热1小时至1000℃，从而减小其表面。接下来，使45sccm的甲烷气体能够在300mtorr的压力下流动30分钟。随后，将石英室迅速冷却，从而在铜箔上形成单层石墨烯薄膜。

通过光刻法将单层石墨烯薄膜图案化，然后将石墨烯的表面用uv/臭氧处理3分钟。将通过搅拌10ml的1,1,2-三氯乙烯(sigma-aldrich)溶液和12μl的十八烷基三甲氧基硅烷(gelest，inc.)溶液制备的3mmots溶液经由旋涂工艺施加在石墨烯基底上，其后在该室中产生氨水氛围，并将样品在其中储存约10小时，从而诱导ots分子和石墨烯表面的共价结合。此后，将样品从该室中取出，并用丙酮溶液将未反应的ots分子从石墨烯表面洗去，然后干燥。最后，将铜箔上的石墨烯薄膜转移到sio2/si晶片上，从而制备纳米贴片石墨烯组合物(ots-graphene，ots-g)。

实施例1-2：通过将石墨烯转移到sio2/si晶片上并随后形成自组装单层来制造纳米贴片石墨烯组合物

将铜箔(alfaaesar，产品编号：13382)置于石英室中，并在10sccm(standardcubiccentimetersperminute)的氢气存在下，在50mtorr的压力下加热1小时至1000℃，从而减小其表面。接下来，使45sccm的甲烷气体能够在300mtorr的压力下流动30分钟。随后，将石英室迅速冷却，从而在铜箔上形成单层石墨烯薄膜。

将在铜箔上形成的单层石墨烯薄膜用聚(甲基丙烯酸甲酯)膜(aldrich，pmma，产品编号：162265，mw＝996kg·mol^-1)进行旋涂，并通过氧等离子体去除存在于与涂层表面相对着的表面上的石墨烯。使pmma/石墨烯/铜箔漂浮在含有0.1m硫酸铵((nh4)2s2o8)的水溶液的表面上以除去铜箔，并将pmma/石墨烯膜转移到去离子水。接下来，将pmma/石墨烯膜转移到厚度为300nm的sio2/si晶片上，然后在120℃下烘烤，并用丙酮除去pmma。随后，通过光刻法进行图案化。

此后，为了使石墨烯表面官能化，进行uv/臭氧处理(ah1700，ahtechlts)3分钟。将通过搅拌10ml的1,1,2-三氯乙烯(sigma-aldrich)溶液和12μl的十八烷基三甲氧基硅烷(gelest，inc.)溶液制备的3mmots溶液经由旋涂工艺施加于石墨烯基底上，随后在室中产生氨水氛围，并将样品储存在其中约10小时，从而诱导ots分子和石墨烯表面的共价结合。此后，将样品从室中取出，并用去离子水、异丙醇(ipa)和丙酮溶液将未反应的ots分子从石墨烯表面洗去，然后干燥。最后，在sio2/si晶片上制备纳米贴片石墨烯组合物(ots-graphene，ots-g)。

实施例1-3：在聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)上形成的纳米贴片石墨烯组合物

除了将铜箔上的石墨烯薄膜转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)上以代替将铜箔上的石墨烯薄膜转移到sio2/si晶片上之外，以与实施例1-1相同的方式制造在聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)上形成的纳米贴片石墨烯组合物(ots-graphene，ots-g)。

实施例1-4：在聚二甲基硅氧烷(pdms)上形成的纳米贴片石墨烯组合物

除了将铜箔上的石墨烯薄膜转移到聚二甲基硅氧烷(pdms)上以代替将铜箔上的石墨烯薄膜转移到sio2/si晶片上之外，以与实施例1-1相同的方式制造在聚二甲基硅氧烷(pdms)上形成的纳米贴片石墨烯组合物(ots-graphene，ots-g)。

对比例1：原始的石墨烯薄膜(原始的石墨烯)

将铜箔(alfaaesar，产品编号：13382)置于石英室中，并在10sccm的氢气存在下，在50mtorr的压力下加热1小时至1000℃，从而减小其表面。接下来，使45sccm的甲烷气体能够在300mtorr的压力下流动30分钟。随后，将石英室迅速冷却，从而在铜箔上制成原始的石墨烯薄膜。使用pmma支撑层将经生长的石墨烯薄膜转移到硅晶片(或聚合物基底)上。

对比例2：剥离的石墨烯

通过使用scotch胶带的粘合力从石墨(kish石墨，covalentmaterialsinc.)剥离石墨烯来制造剥离的石墨烯。

器件实施例1：包括纳米贴片石墨烯组合物的场致发射晶体管的制造

包含纳米贴片石墨烯组合物的场致发射晶体管通过热沉积被制造，作为处于在实施例1-1中制造的纳米贴片石墨烯组合物上的60nm厚的au电极(l＝150μm，w＝300μm)、源电极和漏极电极。

柔性有机晶体管的制造

器件实施例2：包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性有机晶体管的制造

在真空中在硅晶片上热沉积2.5μm厚的苝薄膜。在苝/硅晶片基底上，通过旋涂施加2μm厚的聚酰亚胺层。在聚酰亚胺/苝/硅晶片基底上，引入栅电极图案化的实施例1-1的纳米贴片石墨烯组合物(ots-g)。在栅电极图案化的纳米贴片石墨烯组合物/聚酰亚胺/苝/硅晶片基底上，通过ald(atomiclayerdeposition；原子层沉积)将铝氧化物绝缘层沉积至厚度为30nm至100nm。在alox/栅电极图案化的纳米贴片石墨烯组合物/聚酰亚胺/苝/硅晶片基底上，引入源电极/漏极电极图案化的实施例1-1的纳米贴片石墨烯组合物。最后，以的速率用50nm厚的有机半导体并五苯(sigma-aldrich)沉积基底，从而制造包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性有机晶体管。

器件实施例3：包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性有机晶体管的制造

除了将有机半导体dntt(二萘并[2,3-b:2',3'-f]噻吩并[3,2-b]噻吩，sigma-aldrich)沉积在基底上以代替将有机半导体并五苯沉积在基底上之外，以与器件实施例2相同的方式制造包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性有机晶体管。

器件实施例4：包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性有机晶体管的制造

除了将有机半导体c8-btbt(2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩，sigma-aldrich)沉积在基底上以代替将并五苯沉积在基底上之外，以与器件实施例2相同的方式制造包含纳米贴片石墨烯组合物的柔性有机晶体管。

柔性应变传感器的制造

器件实施例5：包含在聚二甲基硅氧烷(pdms)上形成的纳米贴片石墨烯组合物的柔性应变传感器的制造

通过在实施例1-4的纳米贴片石墨烯组合物上沉积液态金属(镓-铟共晶，产品编号：495425)作为两侧电极(bothelectrodes)，制造柔性应变传感器。

对比器件例1：包含原始的石墨烯薄膜的场致发射晶体管的制造

除了将60nm厚的au电极热沉积在对比例1中制造的原始的石墨烯薄膜上以代替将60nm厚的au电极热沉积在实施例1-1中制造的纳米贴片石墨烯组合物上之外，以与器件实施例1相同的方式制造包含原始的石墨烯薄膜的场致发射晶体管。

对比器件例2：包含原始的石墨烯薄膜的柔性有机晶体管的制造

除了引入对比例1中制造的原始的石墨烯薄膜以代替引入栅电极图案化的纳米贴片石墨烯组合物(ots-g)和源电极/漏极电极图案化的纳米贴片石墨烯组合物之外，以与器件实施例2相同的方式制造包含原始的石墨烯薄膜的柔性有机晶体管。

对比器件例3：包含原始的石墨烯薄膜的柔性有机晶体管的制造

除了引入对比例1中制造的原始的石墨烯薄膜以代替引入栅电极图案化的纳米贴片石墨烯组合物(ots-g)和源电极/漏极电极图案化的纳米贴片石墨烯组合物之外，以与器件实施例3相同的方式制造包含原始的石墨烯薄膜的柔性有机晶体管。

对比器件例4：包含原始的石墨烯薄膜的柔性有机晶体管的制造

除了引入对比例1中制造的原始的石墨烯薄膜以代替引入栅电极图案化的纳米贴片石墨烯组合物(ots-g)和源电极/漏极电极图案化的纳米贴片石墨烯组合物之外，以与器件实施例4相同的方式制造包含原始的石墨烯薄膜的柔性有机晶体管。

[测试例]

测试例1：afm形态学分析

图3示出了实施例1-1和对比例1的afm(原子力显微法，atomicforcemicroscopy)图片，并且afm分析采用veeconanoscope8进行。

参照图3，与对比例1的石墨烯薄膜的表面不同，可以看出实施例1-1的纳米贴片石墨烯组合物的表面示出了尺寸范围为2nm至25nm的许多小贴片。

测试例2：在纳米贴片石墨烯组合物上的纳米贴片的结构的分析

图4a示出了采用能量色散光谱仪(eds)的实施例1-1的stem图片，图4b示出了所选择的区域的电子衍射(saed)图案，图4c示出了掠入射x射线衍射(gixd)的测量结果，以及图4d示出了石墨烯中的自组装纳米贴片层的外延结构。

如图4a所示，硅原子存在于实施例1-1的自组装纳米贴片的位置处，并且自组装纳米贴片由ots分子构成。

如图4b和图4d所示，实施例1-1的自组装纳米贴片的晶体结构具有六方结构，并且在石墨烯表面上表现出弱的外延，并且自组装纳米贴片晶体的电子衍射图案自石墨烯的六边形图案扭曲了大约14°。如图4c所示，石墨烯表面的ots结构与sio表面的ots结构非常相似。

因此，自组装纳米贴片被配置以使得上部的六边形ots结构形成在石墨烯晶格上。

测试例3：uv-vis光谱分析

图5示出了实施例1-1和对比例1的uv-vis光谱的分析结果，并且采用来自varian的cary-5000来进行uv-vis光谱分析。

如图5所示，实施例1-1的纳米贴片石墨烯组合物的透射比与对比例1的原始的石墨烯薄膜的透射比几乎相同。

因此，实施例1-1的纳米贴片石墨烯组合物保持了高的透射比。

测试例4：石墨烯场致发射晶体管的电流-电压变化的测量

图6a示意性地示出了石墨烯场致发射晶体管，并且图6b示出了器件实施例1和对比器件例1的场致发射晶体管(vds＝1mv)中的电流-电压变化的结果。

如图6a和图6b所示，通过场致发射晶体管(fet)的电流-电压变化，对比器件例1和器件实施例1的平均空穴迁移率值分别被测量为8,490cm²·v^-1s^-1和9,240cm²·v^-1s^-1。

因此，即使当在其表面上形成自组装纳米贴片时，石墨烯的电学性质也被保持。

测试例5：石墨烯的机械性能的比较

图7a示出了实施例1-1以及对比例1和对比例2的纳米压痕的结果，并且图7b示出了断裂载荷的柱状图。

如图7a所示，对比例2、对比例1和实施例1-1的二维杨氏模量(e^2d)值分别为346n·m^-1、312n·m^-1和356n·m^-1。与用于使对比例1或对比例2的石墨烯断裂的载荷相比，施加更高的载荷以使实施例1-1的纳米贴片石墨烯组合物断裂。

如图7b所示，实施例1-1的纳米贴片石墨烯组合物的断裂载荷比对比例1的石墨烯高60％。从而，对比例2、对比例1和实施例1-1的二维断裂强度(σ^2d)分别计算为43.5n·m^-1、39.1n·m^-1和52.7n·m^-1，这意味着实施例1-1的纳米贴片石墨烯组合物的断裂强度与对比例1的纳米贴片石墨烯组合物相比增加了35％。

因此，在本发明所述的纳米贴片石墨烯组合物中，弹性系数(杨氏模量)被保持，并且二维断裂强度被测量且发现与常规石墨烯相比较高，由此机械性能被评价为得以极大地改善。

测试例6：归因于纳米贴片石墨烯组合物的引入的有机晶体管性能的差异

图8a、图8b和图8c为示出了器件实施例2和对比器件例2(图8a)、器件实施例3和对比器件例3(图8b)、以及器件实施例4和对比器件例4(图8c)的有机晶体管的转移特性(transferproperties)(红色：器件实施例2至器件实施例4，黑色：对比器件例2至对比器件例4)的图表。

如图8a、图8b和图8c所示，器件实施例2至器件实施例4中的漏极电极电流值和电流导通/断开的比值高于对比器件例2至对比器件例4。

器件实施例2至器件实施例4和对比器件例2至对比器件例4的有机晶体管的性能指数总结在下表1中。

如表1所示，与对比器件例2至对比器件例4的有机晶体管相比，器件实施例2至器件实施例4的有机晶体管表现出高的电荷迁移率和低的电极接触电阻。

[表1]

因此，与对比器件例2至对比器件例4的有机晶体管相比，器件实施例2至器件实施例4的有机晶体管被评估为表现出优异的性能。

测试例7：有机半导体的分子排列的变化

图9示出了器件实施例2和器件实施例3以及对比器件例2和对比器件例3的二维掠入射x射线衍射图的分析结果。

如图9所示，有机半导体相对于器件实施例2和器件实施例3中的基底接受垂直排列，并相对于对比器件例2和对比器件例3中的基底接受平行排列。当垂直排列时，电荷传输在电极和通道之间的交界面处于横向方向上变得有利。在平行排列中，靠近电极的电荷传输可能受到不利影响。

因此，器件实施例2和器件实施例3的纳米贴片石墨烯组合物上生长的有机半导体层的分子排列被诱导，以使电荷的注入变得有利，从而增加了有机晶体管器件的性能。

测试例8：通过石墨烯转移和随后的纳米贴片形成以及通过纳米贴片形成和随后的石墨烯转移对纳米贴片石墨烯组合物的电学性能的比较

图10是示出了实施例1-1和实施例1-2的纳米贴片石墨烯组合物的电阻的测量的示意图。

如图10所示，将实施例1-1和实施例1-2各自的纳米贴片石墨烯组合物转移至pet膜上，代替转移到sio2/si晶片上，之后将au电极图案化并测量其电阻。平均电阻测量值为0.301ohm和0.372ohm，两者彼此相似。

因此，实施例1-1和实施例1-2的纳米贴片石墨烯组合物表现出类似的电学性质。

测试例9：石墨烯的弯曲性、拉伸性和拉伸应变的评价

图11a示出了实施例1-3和对比例1中的弯曲半径为5mm的弯曲测试系统，图11b示出了在5mm的反复弯曲应变下的电阻的测量结果。同样，图12a示出了在实施例1-4和对比例1中的使用pdms基底的拉伸测试系统(比例尺，2cm)，以及图12b是示出在拉伸应变下的电阻的测量结果的图表。

如图11a和图11b所示，对比例1中制造的原始的石墨烯薄膜在10次重复弯曲过程后于电阻方面大幅度增加(30％～50％)，而实施例1-3的纳米贴片石墨烯组合物表现为在约1000次弯曲过程时电阻增加仅10％。

如图12a和图12b所示，对比例1中制造的原始的石墨烯薄膜在直接拉伸应变下从3％拉伸起表现出大幅的电阻增加，但是实施例1-4中制造的纳米贴片石墨烯组合物在拉伸相同量时显示出了至少增高了1000倍的电阻稳定性。

对于弯曲和拉伸，实施例1-3和实施例1-4中制造的纳米贴片石墨烯组合物与对比例1中制造的原始的石墨烯薄膜相比表现出优异的机械电子稳定性。

测试例10：包含在聚二甲基硅氧烷(pdms)上形成的纳米贴片石墨烯组合物的柔性应变传感器的电阻变化

图13a和图13b是分别示出了取决于连接至手指和手背的器件实施例5的移动的电阻方面的变化的图。

如图13a和图13b所示，器件实施例5的柔性应变传感器能够在相当大的时间范围内将取决于手指和手背的运动的应变变化适当地转换成电信号。

因此，基于器件实施例5的柔性应变传感器的性能，可以发现本发明的纳米贴片石墨烯组合物可以有效地应用于传感器。

本发明的范围由下文的权利要求而非上述的详细说明来表示，并且源自所附的权利要求的含义、范围和等效概念的所有变化或修改形式均应被解释为包含在本发明的范围中。