[發明專利]一種石墨烯的化學圖形化方法

在審

• 申請號: 201410607577.9
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104317162A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 潘洪亮;崔華亭;史浩飛;余崇圣;鐘達
• 申請（專利權）人: 重慶墨希科技有限公司;中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 朱振德

技術領域

?本發明涉及石墨烯技術領域，具體涉及一種石墨烯的化學圖形化方法。

背景技術

自2004年，曼側斯特大學的兩位教授發現并制備石墨烯以來，石墨烯以其優良的特性受到了科學界和產業界的追捧。石墨烯是目前已知的最輕最薄的二維材料，具有非常好的導電性能，被認為是最有可能取代硅的基礎材料。

石墨烯具有較高的化學穩定性，傳統的酸、堿、蝕刻膏等化學材料不能刻蝕石墨烯。目前對石墨烯薄膜圖形化主要是采取激光刻蝕的方法，相比于對氧化銦錫（ITO）采用黃光大規模刻蝕的圖形化方法，激光刻蝕方法效率明顯要低于黃光工藝，而這也極大地影響了石墨烯圖形化的效率，為了便于大規模、快速對石墨烯進行圖形化，需要一種新的化學圖形化方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種石墨烯的化學圖形化方法，能夠大規模、高效率的對石墨烯進行圖形化。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明的石墨烯的化學圖形化方法，包括以下步驟：

1）在石墨烯表面涂抹光阻材料；

2）將步驟1）得到的光阻材料-石墨烯復合材料曝光顯影，得到需要的圖形；

3）將步驟2）得到的曝光顯影后的光阻材料-石墨烯復合材料送入反應裝置，將顯影暴露的石墨烯轉變為石墨烷；

4）去除步驟3）得到的復合材料上的光阻材料，得到圖形化的石墨烯。

進一步，所述步驟1）中，石墨烯為生長基體上生長后轉移到目標基體上的石墨烯。

進一步，所述步驟1）中，生長基體為銅、鎳、鐵或鋁。

進一步，所述步驟1）中，目標基體為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、石英、聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。

進一步，所述步驟1）中，光阻材料為正膠、負膠或反轉膠。

進一步，所述步驟3）中，將顯影暴露的石墨烯轉變為石墨烷的具體方法為：將材料放入高能反應腔中，用氬氣沖洗反應腔，將反應腔中的空氣排出，再在反應腔中注入氫氣和氬氣的混合氣體，打開反應腔，反應30分~4小時直至達到飽和狀態，取出即可。

進一步，所述步驟3）中，高能反應腔為等離子體或紫外線反應腔。

進一步，所述步驟3）中，氫氣和氬氣的混合氣體中氫氣的體積比為5%~20%。

本發明的有益效果在于：

1）石墨烯是一種導電性非常好的半金屬材料，石墨烷是一種絕緣體材料，不導電。一般認為，圖形化就是講不需要的部分通過物理或者化學方法刻蝕掉，本發明提出了另一種圖形化方法：將需要圖形化的石墨烯部分進行保留，將不需要的部分變成石墨烷，由于石墨烷不導電，所以不會影響石墨烯的導電性能，這樣既保證了石墨烯的功能性圖形化得以實現，同時保留了非圖形化部分后續加工的可能性。

2）采用此方法進行圖形化，克服了石墨烯不能進行化學性方法圖形化的劣勢。目前石墨烯的圖形化多采用激光轟擊的物理方法實現，此方法效率較低，不利于石墨烯的大規模工業化生產。采用此方法，能夠做到大規模、高效率的對石墨烯進行圖形化，為石墨烯在觸控顯示領域的大規模工業化生產打下了基礎。

3）此方法是通過光阻材料作為遮擋層，通過曝光顯影實現圖形，最后將暴露區域石墨烯變成石墨烷。采用此方法，能夠保證材料加工的一致性，提升工業化生產的良率，從而降低了工業生產成本。同時還可實現對圖形化邊緣精度的有效控制。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發明的石墨烯的化學圖形化方法的工藝流程圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

圖1為本發明的石墨烯的化學圖形化方法的工藝流程圖，如圖所示，本發明的石墨烯的化學圖形化方法，包括以下步驟：

1）在生長基體上生長石墨烯，再轉移到目標基體上，然后在石墨烯表面涂抹光阻材料；

2）將步驟1）得到的光阻材料-石墨烯復合材料曝光顯影，得到需要的圖形；

3）將步驟2）得到的曝光顯影后的光阻材料-石墨烯復合材料放入高能反應腔（等離子體或紫外線等反應腔）中，用氬氣沖洗反應腔，將反應腔中的空氣排出，再在反應腔中注入氫氣和氬氣的混合氣體（氫氣的體積比為5%~20%），打開反應腔，反應30分~4小時直至達到飽和狀態，即將顯影暴露的石墨烯轉變為石墨烷；

4）去除步驟3）得到的復合材料上的光阻材料，得到圖形化的石墨烯。