[发明专利]在石墨烯薄片上提供临时保护层

说明书

所公开技术的实施例包含使用光刻图案化技术图案化石墨烯薄片以用于生物传感器和电子应用。更具体地，本公开是针对借助硬掩模金属层图案化石墨烯薄片的方法。所述硬掩模金属层可以包含惰性金属，所述惰性金属可以在图案化工艺期间保护所述石墨烯薄片免受污染或损坏。

技术领域

所公开技术大体上涉及在石墨烯薄片的表面上沉积硬掩模涂层。更具体地，本发明涉及在石墨烯薄片的表面上沉积硬掩模涂层以提供临时保护层。

背景技术

石墨烯包括按六边形的重复图案结合在一起的碳原子的单个薄层。石墨烯具有许多非凡的性质，包含高机械强度、高电子迁移率和优良的热导率。因为石墨烯是优良的热和电导体，所以石墨烯材料经常用以构造基于石墨烯的生物传感器、晶体管、集成电路和其它电子和生物传感器装置。

虽然已经存在对石墨烯的应用和利用的许多学术关注，但石墨烯的商业化的尝试大部分都已失败。因此，用于处置和制备石墨烯的许多当前已知技术限于仅适合于研究和学术目的的技术，且因此未能考虑制造成本、产品组装条件以及长期耐久性要求。

更具体地，用于制备和处置石墨烯的当前方法经常在正制备石墨烯时使石墨烯薄片暴露于环境。因为石墨烯薄片随后保持暴露而无保护层，所以石墨烯经常可能被污染且甚至损坏。另外，为了在将石墨烯装进适当电子装置和传感器中时的处理和封装而进行处置时，暴露的石墨烯表面可能另外容易损坏。

虽然用于在石墨烯薄片的表面上提供临时保护层的一些有限方法是当前可用的，但此类方法仍可能损坏石墨烯。举例来说，一种方法可以包含直接以光致抗蚀剂或聚甲基丙烯酸甲酯(下文为“PMMC”)层沉积石墨烯薄片的表面。然而，与石墨烯薄片的此直接接触经常在石墨烯上留下甚至通过施加丙酮或其它溶剂也无法完全移除的残余物。因此，在石墨烯的表面上的任何剩余光致抗蚀剂或PMMC残余物显著降低石墨烯的质量，且进一步可能降级基于石墨烯的电子装置和传感器的总体性能。

其它方法还可包含在石墨烯薄片的表面上提供保护铜层。然而，铜也已知在石墨烯薄片上留下难以完全移除的污染残余物，这也降低石墨烯的质量并且进一步可能降级基于石墨烯的电子装置和传感器的性能。因此，当前需要提供用于在石墨烯薄片上提供临时保护层的方法。

附图说明

根据一个或多个各种实施例，参考附图详细地描述本文公开的技术。附图是仅出于说明的目的而提供，且仅描绘所公开技术的典型或实例实施例。提供这些附图以促进读者对所公开技术的理解，且不应视为对所公开技术的广度、范围或适用性的限制。应注意，为了说明的清楚性和简易性起见，这些图式未必按比例绘制。

图1图示了根据一个实施例的在石墨烯薄片的表面上沉积临时保护层的不同进展。

图1A图示了根据一个实施例的转移到衬底上的石墨烯薄片。

图1B图示了根据一个实施例的具有临时金属层的石墨烯薄片。

图1C图示了根据一个实施例的石墨烯薄片，其中临时金属层从石墨烯薄片的表面移除。

图2图示了根据一个实施例的以硬掩模层图案化石墨烯薄片的不同进展。

图2A图示了根据一个实施例的转移到衬底上的石墨烯薄片。

图2B图示了根据一个实施例的具有金属层的石墨烯薄片。

图2C图示了根据一个实施例的具有金属层和用于光刻图案化的光致抗蚀剂层的石墨烯薄片。

图2D图示了根据一个实施例的具有金属层和光致抗蚀剂层的石墨烯薄片，所述光致抗蚀剂层暴露于辐射源以产生图案模板。

图2E图示了根据一个实施例的具有金属层和光致抗蚀剂层的石墨烯薄片，所述光致抗蚀剂层暴露于金属蚀刻剂溶液以图案化金属层。