肖行,樊尚春,2*

(1.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京 100191；2.北京航空航天大学量子传感技术工信部重点实验室,北京 100191）

0 引言

微质量传感器是指用于纳克级别质量检测的传感器,是力学、微机电、信号处理等学科相互渗透形成的高新技术。在生物上,可以用于蛋白质、病毒、DNA的检测[1];在化学上,可以用于毒害气体、重金属粒子的检测[2];在物理上,可以用于湿度、细颗粒物(如PM2.5)的检测[3]。随着微加工技术的飞速发展,基于石墨烯材料的微质量传感器因其灵敏度高、固有噪声低成为目前的研究热点。石墨烯微质量传感器按工作原理可分为两类:第一种是通过吸附物对石墨烯电导特性的改变实现吸附物的检测[2,4],这种方法研究较早,且相对成熟,但是易受温度、背景气体的影响,并且无法用于检测一些中性粒子。随着微机电技术的发展,石墨烯可以被激励振动并测量[5],一种新的基于石墨烯的微质量检测方法因此应运而生。第二种是通过吸附物对石墨烯谐振频率的改变实现质量检测,这种方法适用范围广,且具有直接数字量输出的特性,是一种十分有潜力的微质量检测方法,本文将针对这一类石墨烯谐振式微质量传感器研究现状展开综述。

1 石墨烯谐振器的发展现状

2004年,英国曼彻斯特大学物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov首次用机械剥离法成功从石墨中分离出单层石墨烯[6]。之后相关研究表明石墨烯具有优异的力学特性,面内杨氏模量高达1 TPa[7],断裂强度超过130 GPa[8],为之后石墨烯谐振器的制成奠定了基础。……