[發明專利]一種生長石墨烯的襯底的刻蝕方法

無效

• 申請號: 201310655326.3
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103681310A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 王煒;王冠;邱玉銳;楊軍;李慧峰
• 申請（專利權）人: 無錫格菲電子薄膜科技有限公司
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 陸菊華

技術領域

本發明涉及一種生長石墨烯的襯底的刻蝕轉移技術。

背景技術

目前生長大面積石墨烯薄膜主要是通過氣相沉積法，在襯底表面生長出一層或多層石墨烯，通過將石墨烯和襯底分離的方法將石墨烯轉移出來，分離石墨烯和襯底主要的方法是將襯底刻蝕掉。刻蝕襯底主要依靠化學腐蝕或者電化學腐蝕等手段，但是生長石墨烯的襯底中通常會滲一部分碳，有些用較薄的襯底生長石墨烯的過程中會在襯底兩面都生長出石墨烯，這些碳、石墨烯、以及襯底中的一些雜質會在刻蝕的過程中沉積或掉落在需要轉移的石墨烯層表面。通常的生長襯底中也會溶碳，隨著生長工藝和襯底性質的不一樣，溶碳量也會不一樣。這樣這些碳、雜質等就無法在表面有效處理干凈。

在無任何處理措施時，刻蝕過程中這些雜質不容易被觀察到，但在刻蝕結束后，目標襯底上會明顯觀察到這些雜質。常見的用水沖洗也無法觀察到這些雜質被沖下來，在刻蝕結束后的目標襯底上依然大量存在著這些雜質。需要找到一種有效的沖洗方式，能夠避免這些雜質掉落在目標襯底上，且能夠有效觀察到這些雜質在何種程度時可以被沖洗凈。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供了一種對所需石墨烯層無損傷，操作簡單方便，低成本，所得石墨烯無沾污、更加干凈，且可適于大規模工業化生產的生長石墨烯的襯底的刻蝕方法。

本發明的目的通過以下技術方案來具體實現：

一種生長石墨烯的襯底的刻蝕方法，工藝流程參見附圖1，包括如下步驟：

????1）將生長好石墨烯的襯底待刻蝕的部分浸在刻蝕液中，開始刻蝕；

????2）當襯底刻蝕一部分后，將石墨烯襯底刻蝕部分取出，用沖洗液沖洗剛才被刻蝕的部分的表面，沖洗后的液體及時流出石墨烯襯底表面，此沖洗過程將帶出表面雜質，污染物或多余的石墨烯；

3）將沖洗過的石墨烯襯底繼續刻蝕，待襯底刻蝕了一部分后，取出，重復從第二步的沖洗過程；

4）重復步驟3）一次或多次，直至襯底完全刻蝕凈。

作為優選方案，所述沖洗液為含無機物（酸、堿、鹽）或有機物（醇類、酮類、脂類、有機酸、有機鹽）的水溶液，或醇類、酮類、脂類、有機酸、有機鹽的一種或多種的混合液體。

????所述沖洗過程，采用每次分別用含無機物或有機物的水溶液、醇類、酮類、脂類、或有機類酸、有機鹽中的一種與水交替沖洗的方式。

????優選的，所述沖洗過程，采用每次分別用乙醇和水交替沖洗一遍的方式；或者采用每次分別用異丙醇和水交替沖洗一遍的方式；或者采用每次分別用乙醇和過硫酸銨溶液交替沖洗一遍的方式。

????最佳的，所述沖洗過程，采用每次分別用乙醇和水沖洗一遍的方式。所述乙醇的濃度不低于99%。

????優選的，所述沖洗液的沖洗的壓力為1×10^-6MPa~1×10²MPa。最佳為0.1MPa。

????優選的，所述沖洗液的溫度為4℃~90℃。最佳為25℃。

????最后，在完成刻蝕后，用水多次長時間的沖洗刻蝕下來的石墨烯。

????本發明中，生長石墨烯的襯底，包括Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag等金屬及其合金等導體、或者Si、SiO2、Al2O3等半導體、或者兩者的復合材料，其厚度在0.1um-10mm。

????本發明中，襯底上的石墨烯層數包括一層或多層石墨烯。

????本發明中，刻蝕襯底的方法包括化學法，電化學法或其他的需要在液體中使襯底被刻蝕掉的方法。

本發明的有益效果：

本發明是在刻蝕的過程中加入特殊的清洗方式，將這些容易沾染所需石墨烯層的物質沖洗掉，這樣轉移后的石墨烯薄膜可以盡可能避免受到沾污，保持較好的性能以備使用。解決了現有技術中刻蝕下的石墨烯不夠清潔、及其導致的相關性能不足的缺陷。具體效果有：

????1）本發明是在刻蝕生長石墨烯的襯底的過程中，加入沖洗的過程，污染物，雜質或多余石墨烯在沖洗的過程中會被沖洗液體帶走，使刻蝕后的石墨烯表面潔凈度較好，石墨烯性質相關性能更好。具體可參見附圖2、3，圖2是未采用本發明的方法時刻蝕轉移后的石墨烯圖，表面可見綠色物質即為雜質污染物或多余石墨烯，圖3是采用本發明所述方法后刻蝕轉移后的石墨烯圖片，表面無明顯雜質污染物或多余石墨烯。