[发明专利]一种微通道毛细结构的超薄微热管及其制备方法

权利要求书

1.一种微通道毛细结构的超薄微热管，其特征是，超薄微热管包括从下往上依次设置的氮化硅基底（1）、底层石墨（2）、中间层石墨烯（3）和顶层石墨（4），所述中间层石墨烯（3）为长条状且等间距设置，氮化硅基底（1）、底层石墨（2）和中间层石墨烯（3）上具有微米级的矩形通道；所述氮化硅基底（1）在背离底层石墨（2）的一侧形成有微通道空穴，在靠近底层石墨（2）的一侧形成有微米级的矩形通道；所述微米级的矩形通道与微通道空穴连通；所述中间层石墨烯（3）的长边与微米级的矩形通道垂直排列，并且底层石墨（2）和中间层石墨烯（3）在与所述微米级的矩形通道重叠的部分形成有大小一致的通孔，其中，矩形通道为截面宽3～5μm、高18～22μm的长方形，中间层石墨烯（3）的间距为120～130nm。

2.一种微通道毛细结构的超薄微热管的制备方法，其特征是，制备方法步骤如下：

步骤a：采用标准光刻和反应离子刻蚀法在90～120μm厚的氮化硅基底（1）的氮化硅片靠近底层石墨（2）的一侧刻蚀出一个微米级的矩形通道；

步骤b：通过干法转移在步骤a得到的通道上覆盖一层厚度8～15nm的石墨，标记为底层石墨（2）；

步骤c：将采用干法转移法覆盖在底层石墨（2）上的、含有不同层数的且被电子束光刻和氧等离子刻蚀成等间距长条的石墨烯，标记为中间层石墨烯（3）；所述石墨烯的长边与微米级的矩形通道垂直排列；

步骤d：将底层石墨（2）和中间层石墨烯（3）与微米级的矩形通道重叠的部分采用步骤a中的反应离子刻蚀法利用氮化硅片中的微通道空穴为掩模板刻蚀掉，形成一个大小一致的通孔；

步骤e：最后在石墨烯中间层表面采用干法转移覆盖一层厚度为90～120nm的石墨，标记为顶层石墨（4）。

3.根据权利要求2所述的一种微通道毛细结构的超薄微热管的制备方法，其特征是，所述步骤a中的标准光刻和反应离子刻蚀法步骤如下：用丙酮、乙醇和去离子水依次清洗氮化硅片，并用氮气吹干放入烘箱干燥5min；在氮化硅片表面旋涂光刻胶后放入100℃烘箱中烘烤10min；将有微孔的掩模板放置于涂有光刻胶的氮化硅片上，校准位置后采用深紫外光对光刻胶进行曝光20s后使用显影液对光刻胶进行清洗90s，竖膜；在光刻胶相应位置涂刷刻蚀剂，放入真空反应腔室，抽真空注入氧气，加热进行氧等离子刻蚀；去除氮化硅表面的保护胶，用去离子水清洗后吹干，得到具有微通道阵列的氮化硅片。

4.根据权利要求3所述的一种微通道毛细结构的超薄微热管的制备方法，其特征是，所述氧等离子刻蚀的反应参数：O₂：120～130sccm，电源功率：590～620W，真空压强：0.10～0.15Torr，温度：120℃，时间：3～5min。

5.根据权利要求2所述的一种微通道毛细结构的超薄微热管的制备方法，其特征是，所述步骤b中的干法转移步骤如下：将石墨薄膜放入恒温水浴锅中50℃加热3h；取出后在表面旋涂一层PVA胶体后转移至75℃热板上烘90s；将PVA/石墨薄膜转移至两片载玻片中间使膜自然舒展；将舒展后的膜浸入50℃无水乙醇中3～6s，粘到氮化硅衬底上，晾干后在75℃去离子水中12～16min清除PVA胶；去离子水清洗3～5次后烘干水分，将石墨层覆盖在具有微通道阵列的氮化硅片表面。

6.根据权利要求5所述的一种微通道毛细结构的超薄微热管的制备方法，其特征是，所述干法转移后，需要将带有石墨层的氮化硅组件在400℃下退火3h，以消除污染。

7.根据权利要求2所述的一种微通道毛细结构的超薄微热管的制备方法，其特征是，所述步骤c中的电子束光刻和氧等离子刻蚀步骤如下：在多层石墨烯上旋涂一层电子束光刻胶；在高斯扫描系统下对电子束光刻胶进行曝光，曝光剂量为1～2×10^-5C/cm²；采用异丙酮显影液对曝光后的电子束光刻胶进行显影，形成等间距的条状光刻胶图形；以电子束光刻胶图形为掩模板，采用等离子体刻蚀的方法刻蚀石墨烯层，得到具有等间距条纹状的石墨烯层，然后通过干转移法将具有等间距条纹状的中间层石墨烯（3）转移到底层石墨（2）上。