[发明专利]一种石墨烯图形化生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯图形化生长方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子形成的蜂窝状平面薄膜，是一种原子层厚度的准二维材料，又叫做单原子层石墨。石墨烯具有优异的电学性能、光学特性、化学稳定性和良好的导热特性，使其在电子、光学以及生物检测等领域具有很强的应用价值。然而，石墨烯大规模应用的前提条件是石墨烯的图形化。

目前，常用的石墨烯薄膜图形化方法是掩膜保护下的氧等离子体刻蚀，但是，这种制备方法由于要经过光刻等工艺，因此过程中在石墨烯表面引入的残余光刻胶会对石墨烯的性能有较大影响；此外，也可以通过二氧化钛或者激光对石墨烯的光化学分解或者热分解得到图形化石墨烯，然而这些制备方法的效率非常低。

因此，亟需提供一种高效、低成本的石墨烯图形化生长方法，为石墨烯大规模开发利用提供基础。

发明内容

本发明提供的石墨烯图形化生长方法，能够针对现有的石墨烯薄膜图形化方法产生的问题，高效且低成本地获得图形化石墨烯。

本发明提供一种石墨烯图形化生长方法，其特征在于，包括：

步骤一、在衬底表面形成镍层，用于提供石墨烯的生长衬底；

步骤二、将表面图形化模板覆盖在所述镍层表面，在所述镍层表面生成与所述表面图形化模板相对应的石墨烯图形。

可选地，在所述步骤二之后，所述方法还包括：

步骤三、将所述石墨烯图形转移到目标衬底表面。

可选地，上述衬底和目标衬底的材料为石英、硅或柔性PET。

可选地，上述步骤一通过蒸发在所述衬底表面形成镍层。

可选地，上述表面图形化模板的材料为石英玻璃。

可选地，上述表面图形化模板与所述镍层紧密贴合。

可选地，上述步骤二通过在化学气相沉积炉中通入甲烷和氢气生成所述石墨烯。

可选地，上述步骤二生成所述石墨烯的反应条件为在1000℃下反应10min。

可选地，上述步骤三还包括在所述生长有石墨烯图形的镍层表面旋涂光刻胶，去除镍层后，将光刻胶及石墨烯的复合层转移到所述目标衬底表面，去除光刻胶。

可选地，上述镍层通过盐酸腐蚀除去，所述光刻胶通过丙酮溶解除去。

本发明实施例提供的石墨烯图形化生长方法，能够利用覆盖在金属镍表面的图形化模板对镍表面石墨烯生长的选择性限制作用，在金属镍表面生成图形化石墨烯，工艺简单，生产效率高，并且所使用的图形化模板可以重复利用，能够有效避免石墨烯表面的污染。

附图说明

图1a-1b为本发明一实施例的石墨烯图形化生长步骤中的结构示意图；

图2为本发明一实施例的图形化石墨烯转移到目标衬底的结构示意图；

图3为本发明一实施例的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种石墨烯图形化生长方法，可用于石墨烯电子器件、基于石墨烯的显示设备等的制备。该方法利用覆盖在金属镍表面的图形化模板对镍表面石墨烯生长的选择性限制作用，在金属镍表面生成图形化石墨烯。

本发明的一个实施例的石墨烯图形化生长步骤中的结构示意图如图1a所示。在本发明的一个实施例中，在表面平整的衬底101表面蒸发金属镍，形成金属镍层102，用于作为石墨烯的生长衬底；特别的，该衬底101为石英衬底。

如图1b所示，将表面图形化的石英玻璃103覆盖在金属镍层102的表面，石英玻璃103的表面具有图形104。将表面覆盖有图形化的石英玻璃103、金属镍层102及衬底101的器件结构放入化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)炉中，通入甲烷和氢气，在1000℃下反应10min，在金属镍层102的表面生成石墨烯图形105。