[发明专利]一种纳米碳质材料薄膜图案化的方法和设备

说明书

本发明所述的纳米碳质材料薄膜图案化的方法，所述纳米碳质材料薄膜的待刻蚀区域在紫外光线照射下，生成活性碳原子和臭氧，臭氧分解出活性氧。具有强氧化作用的活性氧与活性碳碳原子反应，在短时间内生成挥发性的一氧化碳或二氧化碳气体，从而实现所述纳米碳质材料待刻蚀区域的刻蚀。同时，本发明所述的一种纳米碳质材料薄膜图案的设备，包括工作腔、设置在工作腔内的紫外光源和操作台；不但结构简单，而且在所述纳米碳质材料薄膜图案化的过程中安全易操作，不会产生污染，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及薄膜器件领域，具体涉及一种纳米碳质材料薄膜图案化的方法和设备。

背景技术

石墨烯、碳纳米管等纳米碳质材料具有独特的结构和性能，由纳米碳质材料组成的薄膜具有导电性好、透光性佳、原料丰富并且具有良好的卷曲性能，在薄膜器件领域具有极为广阔的应用前景。

纳米碳质薄膜在薄膜器件领域应用，不可避免需要图形化的工艺步骤。现有技术中主要采用光刻和刻蚀工艺对纳米碳质薄膜进行图案化。光刻工艺步骤繁琐，而且涉及多次清洗工序，而纳米碳质薄膜不适合使用超声清洗等冲击力较大的物理清洗方法使得光刻工艺中使用的光刻胶不易清除干净，进而对图案化后的纳米碳质薄膜的使用性能产生严重影响。另外还需要使用刻蚀设备进行刻蚀步骤，进一步增加了工艺步骤，提高了工艺成本。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有技术中纳米碳质薄膜图案化方法中工艺复杂、易污染的问题，提供一种无污染、简单易行的图案化方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种纳米碳质材料薄膜图案化的方法，包括如下步骤：

S1、在待刻蚀纳米碳质材料薄膜上设置光罩；

S2、采用紫外光线透过光罩照射在待刻蚀纳米碳质材料薄膜上，得到纳米碳质材料薄膜图案。

步骤S2在有氧环境或臭氧环境中完成。

所述紫外光线的波长为10nm～240nm和240nm～400nm。

所述光罩为金属镂空光罩或曝光光罩。

所述纳米碳质材料薄膜的厚度为0.3nm～1000nm。

所述纳米碳质材料为石墨烯、碳纳米管、石墨炔、富勒烯、纳米碳球中一种或多种的组合。

本发明所述的一种纳米碳质材料薄膜图案化的设备，包括密闭或半密闭的工作腔、所述工作腔内设置有紫外光源和操作台，所述紫外光源用于发射紫外光线，所述操作台用于放置待刻蚀的纳米碳质材料薄膜。

所述工作腔内还设置有用于光路准直的光路准直设备，所述紫外光线通过所述光路准直设备照射在所述操作台上。

所述紫外光线的波长为10nm～240nm和240nm～400nm。

所述工作腔还连接设置有臭氧发生器，所述臭氧发生器向所述工作腔内通入臭氧。

所述操作台带有加热装置。

所述加热装置的加热温度为40℃～500℃。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的纳米碳质材料薄膜图案化的方法，所述纳米碳质材料由光罩控制图案区域和待刻蚀区域，待刻蚀区域在紫外光线照射下，纳米碳质材料中的共价键会被直接打开或切断，生成活性碳原子；同时，空气中的氧气被转化为臭氧。