[發明專利]一種高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構的制作方法

有效

• 申請號: 202011302224.X
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112420468B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 李孟杰;張曉兵;尹現升;錢曉晶
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01J19/38
• 分類號: H01J19/38;H01J19/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構的制備方法，其特征在于該石墨烯海綿柵極結構由石墨烯海綿網和帶膜孔的金屬電極組合而成，即在多孔的金屬海綿結構表面制備石墨烯，再采用濕法腐蝕法將金屬海綿去除，形成多孔的石墨烯海綿網，并將其轉移至金屬電極的膜孔上，形成高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構，該制備方法具體步驟為：

步驟1.將金屬海綿網進行清洗，烘干；

步驟2.在金屬海綿網表面采用化學氣相沉積制備石墨烯；

步驟3.利用聚甲基丙烯酸甲酯將石墨烯與金屬海綿網固化，浸泡在腐蝕液中，將金屬海綿網去除干凈后，清洗稀釋表面的腐蝕液；

步驟4.用丙酮去除聚甲基丙烯酸甲酯，烘干后，將其轉移至金屬膜片中心的孔隙上，得到石墨烯電極膜片；

步驟5.將得到的石墨烯電極膜片放在氫氣環境中高溫退火，去除表面的多余的不定型碳，增強石墨烯的附著力；

所述的金屬海綿網厚度選擇范圍為1-150μm；面密度的范圍為1-10mg/cm²。

2.根據權利要求1所述的高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構的制備方法，其特征在于所述金屬海綿網材質選取鐵、銅、鎳或鎳鈷合金，作為生長石墨烯時的催化劑材料。

3.根據權利要求1所述的高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構的制備方法，其特征在于所述的石墨烯為采用熱化學氣相沉積、等離子體增強化學氣相沉積或外延生長法的制備方法制備，石墨烯層數在2-10層之間。

4.根據權利要求1所述的高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構的制備方法，其特征在于所述的金屬海綿網基底的選材中，選擇小孔徑的金屬海綿，孔徑范圍在1-100μm之間。

5.根據權利要求1所述的高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構的制備方法，其特征在于所述的利用聚甲基丙烯酸甲酯將石墨烯與金屬海綿網固化，是將石墨烯與金屬海綿的復合結構用聚甲基丙烯酸甲酯溶液包裹起來，溫度在70-120℃烘烤將其固化。

6.根據權利要求1所述的高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構的制備方法，其特征在于所述腐蝕液為HCl或FeCl₃與HCl混合溶液，其腐蝕液的濃度為0.5M-3M之間。

7.根據權利要求1所述的高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構的制備方法，其特征在于所述浸泡在腐蝕液中，將金屬海綿網去除，是將石墨烯和金屬海綿復合結構中心區域的金屬網去除，邊緣的金屬網保留，以增強柵網的機械強度，便于與金屬膜片結合處進行焊接。

8.根據權利要求1所述的高電子透過率的石墨烯海綿柵極結構的制備方法，其特征在于所述石墨烯海綿網的結構中，在其結構表面覆蓋一層比原來石墨烯海綿網孔隙更小且均勻的導電薄膜。