[发明专利]一种精确减薄并获得高质量少层或单层石墨烯的方法

权利要求书

1.一种精确刻蚀并获得高质量少层或单层石墨烯的方法，其特征在于：利用速率 可控的等离子刻蚀技术以物理方法去除不需要的外面若干层石墨烯，然后高温 退火修复刻蚀过程中产生的石墨烯碳原子晶格缺陷，能够让多层石墨烯或厚层 石墨片的厚度按照预期减少，达到精确刻蚀多层石墨烯或厚层石墨片的目的， 具体是首先利用低压低密度氩气等离子体对石墨烯刻蚀，使得层状石墨烯被精 确、均匀、有效地刻蚀掉，最终达到少层或单层，然后在管式炉中对其进行退 火，修补其在刻蚀过程中产生的晶格缺陷，得到高品质少层或单层石墨烯。

2.按权利要求1所述的低压低密度等离子体可以是电容耦合等离子体(PECVD) 也可以是电感耦合等离子体(ICPCVD)，其等离子体密度宜控制在～10⁹cm^-3左 右，工作气体为氩气，工作气压为2-4.5Pa(低压)，可根据需求调节射频电源 功率(刻蚀速率)和处理时间，从而将多层石墨烯或厚层石墨片减薄到预期的 少层或单层石墨烯。

3.按照权利要求1所述的高温退火是指将刻蚀减薄后的少层或单层石墨烯样品放 入加热的管式炉，管式炉在高纯氮气(300ml/min)的保护下，升温到 800-1000℃，退火时间一般为10-15分钟，然后样品随炉冷却到室温。高纯氮 气的质量百分含量为99.99％。

4.按照权利要求1所述的精确刻蚀技术，是指刻蚀前石墨烯层数为a，刻蚀后石墨 烯的层数可以为a-b，其中，b为自然数，并且符合1≤b≤a。通过控制刻 蚀速率以及处理时间，可以使得a-b为预期的设定值，达到精确刻蚀的目标。

5.按照权利要求1所述的等离子体刻蚀是基于物理上的离子轰击效应，在减薄过 程中没有引入任何杂质，因此在减薄过程中最大限度保持了石墨烯的纯净性。

6.按照权利要求1所述的等离子处理后的高温退火，可以修复由离子轰击产生的 石墨烯受损晶格，从而获得高质量的少层或单层石墨烯。

7.根据权利要求1所述的多层石墨烯或厚层石墨片，是指利用机械剥离制备的多 层石墨烯或厚层石墨片，或CVD方法在不同基底上制备的石墨烯，或CVD方 法制备后转移到其他基底上的石墨烯，或SiC热解制备的石墨烯，以及其他两 层及两层以上厚度的石墨烯。