[发明专利]一种石墨烯的化学图形化方法

说明书

技术领域

 本发明涉及石墨烯技术领域，具体涉及一种石墨烯的化学图形化方法。

背景技术

自2004年，曼侧斯特大学的两位教授发现并制备石墨烯以来，石墨烯以其优良的特性受到了科学界和产业界的追捧。石墨烯是目前已知的最轻最薄的二维材料，具有非常好的导电性能，被认为是最有可能取代硅的基础材料。

石墨烯具有较高的化学稳定性，传统的酸、碱、蚀刻膏等化学材料不能刻蚀石墨烯。目前对石墨烯薄膜图形化主要是采取激光刻蚀的方法，相比于对氧化铟锡（ITO）采用黄光大规模刻蚀的图形化方法，激光刻蚀方法效率明显要低于黄光工艺，而这也极大地影响了石墨烯图形化的效率，为了便于大规模、快速对石墨烯进行图形化，需要一种新的化学图形化方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石墨烯的化学图形化方法，能够大规模、高效率的对石墨烯进行图形化。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的石墨烯的化学图形化方法，包括以下步骤：

1）在石墨烯表面涂抹光阻材料；

2）将步骤1）得到的光阻材料-石墨烯复合材料曝光显影，得到需要的图形；

3）将步骤2）得到的曝光显影后的光阻材料-石墨烯复合材料送入反应装置，将显影暴露的石墨烯转变为石墨烷；

4）去除步骤3）得到的复合材料上的光阻材料，得到图形化的石墨烯。

进一步，所述步骤1）中，石墨烯为生长基体上生长后转移到目标基体上的石墨烯。

进一步，所述步骤1）中，生长基体为铜、镍、铁或铝。

进一步，所述步骤1）中，目标基体为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、石英、聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。

进一步，所述步骤1）中，光阻材料为正胶、负胶或反转胶。

进一步，所述步骤3）中，将显影暴露的石墨烯转变为石墨烷的具体方法为：将材料放入高能反应腔中，用氩气冲洗反应腔，将反应腔中的空气排出，再在反应腔中注入氢气和氩气的混合气体，打开反应腔，反应30分~4小时直至达到饱和状态，取出即可。

进一步，所述步骤3）中，高能反应腔为等离子体或紫外线反应腔。

进一步，所述步骤3）中，氢气和氩气的混合气体中氢气的体积比为5%~20%。

本发明的有益效果在于：

1）石墨烯是一种导电性非常好的半金属材料，石墨烷是一种绝缘体材料，不导电。一般认为，图形化就是讲不需要的部分通过物理或者化学方法刻蚀掉，本发明提出了另一种图形化方法：将需要图形化的石墨烯部分进行保留，将不需要的部分变成石墨烷，由于石墨烷不导电，所以不会影响石墨烯的导电性能，这样既保证了石墨烯的功能性图形化得以实现，同时保留了非图形化部分后续加工的可能性。

2）采用此方法进行图形化，克服了石墨烯不能进行化学性方法图形化的劣势。目前石墨烯的图形化多采用激光轰击的物理方法实现，此方法效率较低，不利于石墨烯的大规模工业化生产。采用此方法，能够做到大规模、高效率的对石墨烯进行图形化，为石墨烯在触控显示领域的大规模工业化生产打下了基础。

3）此方法是通过光阻材料作为遮挡层，通过曝光显影实现图形，最后将暴露区域石墨烯变成石墨烷。采用此方法，能够保证材料加工的一致性，提升工业化生产的良率，从而降低了工业生产成本。同时还可实现对图形化边缘精度的有效控制。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的石墨烯的化学图形化方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1为本发明的石墨烯的化学图形化方法的工艺流程图，如图所示，本发明的石墨烯的化学图形化方法，包括以下步骤：

1）在生长基体上生长石墨烯，再转移到目标基体上，然后在石墨烯表面涂抹光阻材料；

2）将步骤1）得到的光阻材料-石墨烯复合材料曝光显影，得到需要的图形；

3）将步骤2）得到的曝光显影后的光阻材料-石墨烯复合材料放入高能反应腔（等离子体或紫外线等反应腔）中，用氩气冲洗反应腔，将反应腔中的空气排出，再在反应腔中注入氢气和氩气的混合气体（氢气的体积比为5%~20%），打开反应腔，反应30分~4小时直至达到饱和状态，即将显影暴露的石墨烯转变为石墨烷；

4）去除步骤3）得到的复合材料上的光阻材料，得到图形化的石墨烯。