[发明专利]一种图案化石墨烯的制备方法

说明书

本发明公开一种图案化石墨烯的制备方法，包括步骤：提供表面上设置有聚合物薄膜的基片；将表面上设置有聚合物薄膜的基片放置于电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统的真空腔室中，在聚合物薄膜表面上覆盖具有预设图案的掩模板，进行电子照射后，得到图案化石墨烯。本发明利用电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统进行低能电子照射，暴露在掩模板图案中的聚合物薄膜经电子照射直接转化为石墨烯纳晶结构；同时在电子照射过程中当基片温度超过聚合物的热分解温度时，会使得被掩模板遮挡部分的聚合物薄膜完全分解气化，得到图案化石墨烯。本发明提供的方法可一步制备得到图案化石墨烯，制备周期短且可有效避免使用有机物清洗对石墨烯的破环与污染。

技术领域

本发明涉及石墨烯的制备技术领域，尤其涉及一种图案化石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道形成六角型蜂窝状的二维碳纳米材料，由于其具有优异的机械性能、热学性能、电学性能和光学性能，使得石墨烯在微机械、电子器件、新能源电池等领域具有广泛的应用潜力。石墨烯应用于微电子器件还需进行进一步的图案化工艺。传统图案化石墨烯的制备方法为光刻结合等离子体刻蚀工艺，主要包括制备石墨烯、转移石墨烯至目标基体、匀光刻胶、紫外或高能电子束曝光、显影液显影、等离子体刻蚀、丙酮清洗去除光刻胶等多个步骤。该方法工艺步骤比较成熟，但操作步骤多，在石墨烯转移、显影和清洗光刻胶等过程中常会对石墨烯结构造成破坏或污染，影响石墨烯器件的性能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种图案化石墨烯的制备方法，旨在解决现有石墨烯图案化工艺过程复杂、会对石墨烯结构造成破坏或污染的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种图案化石墨烯的制备方法，其种，包括步骤：

提供表面上设置有聚合物薄膜的基片；

将所述表面上设置有聚合物薄膜的基片放置于电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统的真空腔室中，在聚合物薄膜表面上覆盖具有预设图案的掩模板，进行电子照射后，得到所述图案化石墨烯。

可选地，所述提供表面上设置有聚合物薄膜的基片的步骤具体包括：

提供基片；

将聚合物加入到溶剂中，得到聚合物溶液；

将所述聚合物溶液转移到所述基片上，进行干燥后，得到表面上设置有聚合物薄膜的基片。

可选地，所述聚合物选自碳链聚合物、芳香族聚合物、聚酰亚胺中的至少一种。

可选地，所述碳链聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯中的至少一种；

和/或，所述芳香族聚合物选自聚碳酸酯、聚碳酸乙烯酯中的至少一种。

可选地，所述具有预设图案的掩模板的材料选自金属材料，所述金属材料选自金属单质材料或金属合金材料；

和/或，所述具有预设图案的掩模板的厚度为18μm～1mm。

可选地，所述将所述表面上设置有聚合物薄膜的基片放置于电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统的真空腔室中，在聚合物薄膜表面上覆盖具有预设图案的掩模板，进行电子照射的步骤具体包括:

将所述表面上设置有聚合物薄膜的基片放置于电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统的真空腔室中，在聚合物薄膜表面上覆盖具有预设图案的掩模板，抽真空至预设值；

通入氩气，在磁场和微波的共同作用下，将所述氩气离化成氩等离子体；