[發明專利]一種精確控制石墨烯層數的方法

在審

• 申請號: 201410259035.7
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104073786A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 鐘敏霖;林喆;張紅軍;葉曉慧
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C23C16/56
• 分類號: C23C16/56;C23C16/26
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

1.一種對石墨烯層數進行精確控制的方法，包括下述步驟：

(1)將多層石墨烯轉移到目標基底上，并對所述多層石墨烯的層數進行測定；

(2)對轉移到所述目標基底上的多層石墨烯進行超快激光掃描輻照，將預期層數的石墨烯進行剝離，以實現對石墨烯層數的精確控制。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(1)中，所述多層石墨烯的層數優選為5-8層；

所述目標基底選自下述任意一種：帶有SiO₂層的硅基片、石英基片、云母基片和柔性基底；所述柔性基底選自下述任意一種：聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷；所述帶有SiO₂層的硅基片中SiO₂層的厚度為200nm-400nm。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：步驟(1)中，所述多層石墨烯采用化學氣相沉積法制備，所述將多層石墨烯轉移到目標基底上的方法如下：用腐蝕劑將生長多層石墨烯的原基底腐蝕，用銅網將基底腐蝕后漂浮于腐蝕劑上的多層石墨烯撈起，移至所述目標基底上。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于：步驟(2)中，所述超快激光為皮秒激光或飛秒激光；

所述皮秒激光和飛秒激光的波長均為原始波長，或所述皮秒激光和飛秒激光的原始波長倍頻后的波長；

所述皮秒激光的原始波長為1064nm；

所述飛秒激光的原始波長為1030nm；

所述皮秒激光的脈沖寬度為1-20ps；

所述飛秒激光的脈沖寬度為600-900fs。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于：步驟(2)中，所述超快激光掃描輻照在大氣環境下進行；

所述超快激光掃描輻照包括下述步驟：超快激光束經過放大鏡組單元放大，經折返鏡組單元引導到掃描振鏡，經f-φ場鏡進行聚焦；將石墨烯置于聚焦激光束的焦平面上，在大氣環境下激光直接輻照在石墨烯上，進行直線掃描或圖案掃描。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述放大鏡組單元的放大倍數為3-5倍；

所述掃描振鏡控制光斑進行任意二維平面軌跡的掃描，所述掃描軌跡可由振鏡控制軟件來設計，所述掃描的掃描速度為1-10000mm/s；所述f-φ場鏡的焦距為100mm，聚焦后得到的焦斑大小可調，為30-100μm。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于：步驟(2)中，所述將預期層數的石墨烯進行剝離通過控制超快激光參數實現。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：所述超快激光參數包括：平均功率、能流密度、重復頻率、激光掃描速度和激光重復掃描次數。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于：所述平均功率為10-80W；所述能流密度為0.5-2J/cm²；所述皮秒激光的重復頻率為100KHz-2MHz；所述飛秒激光的重復頻率為200KHz-800KHz；所述激光掃描速度為100-1000mm/s；所述激光重復掃描次數為1-20次。