[发明专利]一种选择性刻蚀生长基底制备悬空石墨烯支撑膜的方法

权利要求书

1.一种制备悬空石墨烯支撑膜的方法，包括：

1)在金属基底的两表面生长得到石墨烯薄膜；

2)刻蚀掉步骤1)所得金属基底一侧的石墨烯薄膜，旋涂光刻胶，光刻，得到石墨烯/金属基底/光刻胶复合体；

3)将步骤2)所得石墨烯/金属基底/光刻胶复合体悬浮在刻蚀液液面上，刻蚀液将所述光刻步骤暴露出来的金属基底刻蚀完全，除去光刻胶，得到所述悬空石墨烯支撑膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述金属基底为过渡金属或过渡金属合金的单晶和/或多晶基底；所述过渡金属选自铜、镍、钼和金中至少一种；

所述金属基底的厚度为10-30μm；

所述石墨烯薄膜为单层大畴区单晶石墨烯薄膜、双层石墨烯薄膜或少层石墨烯薄膜；

所述生长步骤中，生长方法为化学气相沉积法。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述过渡金属合金为铜镍合金；

所述少层石墨烯薄膜为3-5层石墨烯薄膜。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述化学气相沉积法中，生长温度为980℃-1050℃；

载气选自氢气和氩气中至少一种；

载气的流量为100～2000sccm；

碳源气体为甲烷、乙烯或乙烷；

碳源气体的流量为1～10sccm。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述化学气相沉积法中，生长温度为1030℃。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述单层大畴区单晶石墨烯薄膜的生长中，载气的流量为100-1000sccm；

退火条件为先在980℃-1050℃、50-500sccm氢气下退火0.5-8h，再在50-500sccm氩气下退火10-60min；

生长时间为2-5小时；

生长压强为100-1000Pa；

所述双层石墨烯薄膜的生长中，载气的流量为100-1000sccm；退火条件为980℃-1050℃、50-500sccm氢气下退火0.5-8h；

生长压强为500-2000Pa；

生长时间为1-4小时；

所述少层石墨烯薄膜的生长中，载气的流量为500-2000sccm；退火条件为980℃-1050℃、50-500sccm氢气下退火0.5-8h；

生长压强为1000-4000Pa；

生长时间为1-3小时。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，刻蚀方法为空气等离子刻蚀法；激发功率为100-500瓦；刻蚀时间为2-5分钟；气体流量为10-30sccm；

所述光刻胶为正性光刻胶；旋涂速率为2000-7000转/分钟；旋涂时间为50-70s；

所述光刻为在350-365nm紫外线或电子束下曝光；曝光时间为5-15s。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)刻蚀步骤中，刻蚀温度为20-60℃；

刻蚀液为过硫酸钠溶液、三氯化铁溶液或王水；浓度为0.05-0.2mol/L。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述王水中，硝酸和盐酸的体积比为1:3。

10.根据权利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于：所述除去光刻胶包括：先用丙酮、乙醇或N-甲基吡咯烷酮处理，再用异丙醇处理。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述除去光刻胶步骤中，悬空石墨烯支撑膜在不同溶剂中的转移介质为金属网格；

所述金属网格的孔径为10-100μm。

12.权利要求1-11任一所述方法制备得到的悬空石墨烯支撑膜。