[發(fā)明專利]石墨烯納米條帶的制作方法及石墨烯納米條帶

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• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110862082A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 馮雪;艾駿;陳穎
• 申請（專利權）人: 浙江清華柔性電子技術研究院;清華大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 上海波拓知識產(chǎn)權代理有限公司 31264
• 代理人: 李萌

一種石墨烯納米條帶的制作方法及石墨烯納米條帶，該方法包括如下步驟：提供一基板；在所述基板上涂布石墨烯前驅體涂層，并將所述石墨烯前驅體涂層固化；利用激光干涉在所述石墨烯前驅體涂層上形成明暗相間的條紋，在亮條紋處將所述石墨烯前驅體涂層轉化為石墨烯。該方法能夠實現(xiàn)石墨烯納米條帶的大面積原位制備。

技術領域

本發(fā)明涉及石墨烯材料制備領域，尤其是一種石墨烯納米條帶的制作方法及使用該制作方法制作的石墨烯納米條帶。

背景技術

隨著微電子技術的飛速發(fā)展，半導體器件不斷向高集成度、高性能、多功能化的方向推進，同時也涌現(xiàn)出眾多的新材料、新工藝、新器件亟待深入研究探索。

石墨烯作為一種特殊的二維納米材料，自發(fā)現(xiàn)以來就備受關注，其擁有優(yōu)異的電學性能，熱學性能及化學穩(wěn)定性，是后摩爾時代替代硅的理想材料之一。然而，本征石墨烯具有零帶隙的特點，其導帶和價帶相交于布里淵區(qū)，能帶難以打開，不能直接應用于半導體領域，因此，如何打開和調控石墨烯的帶隙具有重要意義且逐漸成為領域研究熱點。目前，打開石墨烯帶隙的方法主要有：1)通過吸附或摻雜其他元素；2)通過破壞雙層石墨烯的對稱性；3)通過制作特殊的石墨烯納米結構(如納米條帶)，利用量子限制效應和邊緣效應來形成帶隙。其中，通過將石墨烯制成納米條帶的方法能夠穩(wěn)定地存在能帶隙，而且通過調節(jié)納米條帶的尺寸可以調控石墨烯帶隙的大小，是一種穩(wěn)定有效的方法而廣受關注。

目前，制備石墨烯納米條帶的方法有電子束光刻，各向異性化學刻蝕，碳納米管裁剪法，碳化硅基外延，金屬模板生長等。

但是上述方法均難以實現(xiàn)大面積的制備，且操作繁瑣，容易產(chǎn)生缺陷。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種石墨烯納米條帶的制作方法及石墨烯納米條帶，該方法能夠實現(xiàn)石墨烯納米條帶的大面積原位制備。

本發(fā)明提供了一種石墨烯納米條帶的制作方法，該方法包括如下步驟：

提供一基板；

在所述基板上涂布石墨烯前驅體涂層，并將所述石墨烯前驅體涂層固化；

利用激光干涉在所述石墨烯前驅體涂層上形成明暗相間的條紋，在亮條紋處將所述石墨烯前驅體涂層轉化為石墨烯。

進一步地，基板的材料包括玻璃、石英、陶瓷、聚酰亞胺，聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。

進一步地，該方法還包括對所述基板進行清洗以及親水化處理。

進一步地，石墨烯前驅體溶液包括氧化石墨烯溶液或摻金氧化石墨烯復合溶液。

進一步地，所述氧化石墨烯溶液濃度為0.1mg/mL～100mg/mL。

進一步地，所述摻金氧化石墨烯復合溶液的摻金量為0.1％-1％。

進一步地，在進行激光干涉時，其包括如下步驟：

對激光進行擴束準直；

將擴束準直后的激光經(jīng)過分光鏡分為兩束；

將經(jīng)過分光鏡后的兩束激光各自經(jīng)過一個反射鏡后入射至所述石墨烯前驅體涂層上，并發(fā)生干涉，在所述石墨烯前驅體涂層上形成明暗相間的條紋。

進一步地，在進行激光干涉時，其包括如下步驟：

對激光進行擴束準直；

將擴束準直后的激光經(jīng)過針孔濾波器；

將經(jīng)過所述針孔濾波器后的一部分激光入射至勞埃鏡干涉裝置上，另一部分激光直接入射至所述石墨烯前驅體涂層上，直接入射至所述石墨烯前驅體涂層上的激光與經(jīng)過所述勞埃鏡干涉裝置反射后的激光發(fā)生干涉，在所述石墨烯前驅體涂層上形成明暗相間的條紋。