[发明专利]一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法及其应用有效

专利信息
申请号: 202010045428.3 申请日: 2020-01-16
公开(公告)号: CN111151872B 公开(公告)日: 2021-05-04
发明(设计)人: 张永来;陈招弟;韩冬冬;孙洪波 申请(专利权)人: 吉林大学
主分类号: B23K26/0622 分类号: B23K26/0622;B23K26/082;B23K26/064;B23K26/046;B23K26/70
代理公司: 长春吉大专利代理有限责任公司 22201 代理人: 刘世纯
地址: 130012 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 激光 制备 石墨 烯共形 电源 方法 及其 应用
【说明书】:

发明公开了一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法及其应用,属于石墨烯器件技术领域,用飞秒激光直写技术加工SU‑8光刻胶使其具有三维微纳结构,在得到的三维微纳结构上旋涂石墨烯氧化物溶液,并进一步利用飞秒激光直写技术加工处理后的三维结构,通过调控飞秒激光焦点的路径,可以得到图案化的还原石墨烯氧化物,其主要原理为,当激光焦点作用于石墨烯氧化物薄膜上时,能够有效地移除石墨烯氧化物中存在的含氧官能团,使得石墨烯氧化物被还原并形成图形,当基底为三维的非平面基底时,通过调控基底平台的高度,使激光光斑逐层作用于三维的基底,最终实现石墨烯氧化物的三维还原和图案化。

技术领域

本发明属于石墨烯器件技术领域,具体涉及利用飞秒激光直写技术对石墨烯氧化物进行三维还原和微图案化并用其制备共形电源。

背景技术

石墨烯因其优异的性能(如:柔韧性、超导电性、透明性、机械、物理/化学稳定性)在柔性显示、电子设备、透明导电电极、生物分子传感等领域具有广泛应用。传统的石墨烯图案化的方法如电子束光刻、纳米压印技术、离子束刻蚀、O2等离子体蚀刻等只能实现一些简单的图案化;而能够实现复杂图案化的化学气相沉积技术、分散黏附等方法不仅需要复杂的设备、高成本和化学试剂等,而且图形的可编程能力较差;因此局部选择性还原石墨烯氧化物成为一种实现石墨烯图案化的新方法,但是人们目前采用的高温还原、喷墨还原等方法存在分辨率低、处理速度慢等问题。此外,上述所有方法都无法实现石墨烯的三维还原和图案化,极大地限制了石墨烯在三维电子器件互连和三维石墨烯片上器官等方面的应用。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明要解决的技术问题是:利用飞秒激光制备石墨烯共形电源。用飞秒激光直写技术加工SU-8光刻胶使其具有三维微纳结构,在得到的三维微纳结构上旋涂石墨烯氧化物溶液,并进一步利用飞秒激光直写技术加工处理后的三维结构,通过调控飞秒激光焦点的路径,可以得到图案化的还原石墨烯氧化物,从而实现石墨烯共形电源的制备。其主要原理为,当激光焦点作用于石墨烯氧化物薄膜上时,能够有效地移除石墨烯氧化物中存在的含氧官能团,使得石墨烯氧化物被还原并形成图形,当基底为三维的非平面基底时,通过调控基底平台的高度,使激光光斑逐层作用于三维的基底,最终实现石墨烯氧化物的三维还原和图案化,从而得到石墨烯共形电源。

本发明通过如下技术方案实现:

一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法,所述方法为飞秒激光直写技术,首先利用飞秒激光直写方法加工旋涂在玻璃片上的SU-8光刻胶制备三维纳米结构,其次将石墨烯氧化物溶液旋涂到上步制备的三维纳米结构上,最后再次利用飞秒激光直写方法实现石墨烯氧化物的还原与图案化,从而得到石墨烯共形电源。

一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法,具体步骤如下:

(1)、三维纳米结构的制备:首先,在玻璃片上旋涂SU-8光刻胶,转速为500-3000r/s,旋涂时间为60s-180s;旋涂结束需要前烘,前烘温度为60℃-90℃,前烘时间为60min-90min;然后利用飞秒激光振荡器对其进行加工,利用数值孔径为1.35的100倍的油浸物镜将飞秒激光振荡器(中心波长为780nm,脉冲持续时间为120fs)的脉冲聚焦到SU-8光刻胶上进行加工,并通过调控加工平台的位置,实现振荡器的脉冲在不同高度上聚焦,从而实现三维加工;加工结束后进行曝光,曝光时间为500μs-1000μs;曝光结束后后烘,后烘温度为70℃-100℃,后烘时间为10min-30min;后烘结束后,用丙酮溶液对其进行显影,显影时间为30s-120s,至此,成功制备三维纳米结构;

(2)、石墨烯氧化物溶液的旋涂:将石墨烯氧化物溶液旋涂到上述三维纳米结构上,所采用的石墨烯氧化物溶液的浓度为2-10mg/ml,旋涂速度为500r/s-3000r/s,旋涂时间为60s-180s;旋涂结束后在空气中晾干,晾干时间为6-8h;至此,成功制备石墨烯氧化物的三维纳米结构;

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