[发明专利]一种石墨烯表面清洁度的检测方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯表面清洁度的检测方法，包括如下步骤：以预设组装方式在石墨烯表面形成分子层，分子层包含探针分子，探针分子在石墨烯的表面实现自组装；将包括分子层的石墨烯按第一预设温度烘烤第一预设时间，以使探针分子的自组装规整度更高；获取石墨烯表面的探针分子自组装规整度的图像；将图像与探针分子自组装规整度标准图像进行比对，得到石墨烯的表面清洁度结果。本发明通过石墨烯表面对探针分子的吸附及组装调制作用，使用显微镜观察探针分子是否形成有序的组装体，以此作为判断石墨烯表面是否清洁的依据。此外，通过对石墨烯表面不同区域的观察，还可以得到大面积石墨烯表面清洁度的比例。

技术领域

本发明涉及半导体材料制备技术领域，特别涉及一种石墨烯表面清洁度的检测方法。

背景技术

石墨烯具有优异的导电性、导热性且兼具柔性与透光性等特性。近年来在电子器件，特别是柔性电子器件领域领域展示出广阔的应用前景。而制约石墨烯在高性能电子器件领域应用的关键在于：如何实现高品质石墨烯的大面积制备。经过十几年的发展，基于化学气相沉积法的石墨烯薄膜合成已经取得了巨大的进展，但由于气相合成温度高、且通常需要在铜箔等金属基底上进行，因此需要将合成得到的石墨烯转移到绝缘的刚性或柔性基底上。石墨烯表面的清洁度会显著影响石墨烯的电学性能，但转移过程通常需要借助聚合物转移媒介、经历化学腐蚀基底等过程，因此转移通常会显著降低石墨烯表面清洁度。但目前缺乏检测石墨烯表面清洁度的有效手段。因此，发展简便、可靠、快速的表征方法用于评价石墨烯薄膜表面清洁度对于推动石墨烯在高性能电子器件领域的实用化具有重要的意义。目前，检测石墨烯表面清洁度的方法可归纳为以下三类：

1.通过原子力显微镜、透射电子显微镜等成像方法直接观察表面清洁度原子力显微镜对于颗粒状的污染物可以识别但对于高度均匀的污染物难以识别；透射电子显微镜表征需要较为复杂的制样过程，容易引入额外的污染，且成像范围很小，难以评价大面积石墨烯的表面清洁度。

2.通过X-射线光电子能谱等手段表征石墨烯表面的化学成分，判断是否存有机、无机污染通过X-射线光电子能谱等手段分析石墨烯的表面化学成分只能获得大面积平均的结果，无法获得微区信息，同时表征仪器昂贵、耗时长，难以用于大规模表征。

3.通过电学测量等手段测量石墨烯电导、载流子迁移率等指标推测表面清洁度。通过电学测量等手段测量其电导、载流子迁移率等指标准确率低，因为石墨烯的电学性能除了与表面清洁度有关之外，和石墨烯本身的缺陷密度以及电极与石墨烯接触势垒等密切相关，且石墨烯本征的电导、迁移率等信息无法获得，因此难以给出可靠的结果。此外，电学测量还要经历复杂的微纳加工过程，步骤繁琐。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种石墨烯表面清洁度的检测方法，通过石墨烯表面对探针分子的吸附及组装调制作用，使用显微镜观察探针分子是否形成有序的组装体，以此作为判断石墨烯表面是否清洁的依据，具有灵敏、简单、可靠的优点，且所需时间较短，可以实现对大面积石墨烯表面清洁区域比例的检测。此外，本发明不会对待测的石墨烯表面造成损伤，不影响石墨烯的后续使用，极大地降低了检测成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种石墨烯表面清洁度的检测方法，包括如下步骤：以预设组装方式在石墨烯表面形成分子层，所述分子层包含探针分子，所述探针分子在所述石墨烯的表面实现自组装；将包括所述分子层的所述石墨烯按第一预设温度烘烤第一预设时间，以使所述探针分子的自组装规整度更高；获取所述石墨烯表面的所述探针分子自组装规整度的图像；将所述图像与所述探针分子自组装规整度标准图像进行比对，得到所述石墨烯的表面清洁度结果。

进一步地，所述检测方法还包括：将含有所述探针分子的所述石墨烯置于真空环境中按第二预设温度烘烤第二预设时间，以去除所述石墨烯表面的所述探针分子。

进一步地，所述获取所述石墨烯表面的所述探针分子自组装规整度的图像的步骤还包括：在所述石墨烯表面选择多个基准点，获取以每个所述基准点为中心的预设范围内的所述探针分子自组装规整度的图像。