[发明专利]一种悬浮式石墨烯薄膜结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种悬浮式石墨烯薄膜结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1，在铜基石墨烯薄膜表面涂PMMA，获得铜基/石墨烯/PMMA结构；步骤2，将步骤1获得的铜基/石墨烯/PMMA结构置入铜腐蚀液中，刻蚀去掉铜基底，获得PMMA/石墨烯结构；步骤3，将步骤2获得的PMMA/石墨烯结构转移到硅基空腔结构上，获得PMMA/石墨烯/硅结构；步骤4，在步骤3获得的PMMA/石墨烯/硅结构的PMMA表面旋涂光刻胶，光刻显影，氧等离子体图形化石墨烯结构，用丙酮去除光刻胶，获得悬浮式石墨烯薄膜结构。本发明能够低悬浮式石墨烯的加工制作难度，保证悬浮式石墨烯薄膜结构的覆盖完整性，成功率较高。

技术领域

本发明涉及石墨烯压力传感器技术领域，特别涉及一种悬浮式石墨烯薄膜结构的制备方法。

背景技术

石墨烯薄膜具有高强度、2D属性、高子迁移率，且对压力敏感、对气体具有不可穿透性等一系列的优点；另外，与传统的硅膜结构相比，1TPa的杨氏模量和0.335nm超薄的厚度赋予了石墨烯薄膜极致的力学性能。优异的电学和力学性能使得石墨烯薄膜可以应用在制造高灵敏度的悬浮式石墨烯微压传感器中。

目前，制造悬浮式石墨烯微压传感器关键技术之一是将石墨烯薄膜完整的覆盖在基底结构的空腔上并将其图形化为合适的形状，但是纳米级别厚度的超薄石墨烯薄膜转移到横向尺寸为数十微米的硅基空腔上，且后续还要直接对石墨烯薄膜进行涂胶、光刻、显影和图形化等操作，此时还要保证石墨烯薄膜结构的完整性，成功率较低。

综上，亟需一种新的悬浮式石墨烯薄膜结构的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬浮式石墨烯薄膜结构的制备方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够低悬浮式石墨烯的加工制作难度，保证悬浮式石墨烯薄膜结构的覆盖完整性，成功率较高。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种悬浮式石墨烯薄膜结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，在铜基石墨烯薄膜表面涂PMMA，获得铜基/石墨烯/PMMA结构；

步骤2，将步骤1获得的铜基/石墨烯/PMMA结构置入铜腐蚀液中，刻蚀去掉铜基底，获得PMMA/石墨烯结构；

步骤3，将步骤2获得的PMMA/石墨烯结构转移到硅基空腔结构上，获得PMMA/石墨烯/硅结构；

步骤4，在步骤3获得的PMMA/石墨烯/硅结构的PMMA表面旋涂光刻胶，光刻显影，氧等离子体图形化石墨烯结构，用丙酮去除光刻胶和PMMA，获得悬浮式石墨烯薄膜结构。

本发明的进一步改进在于，步骤1具体包括：在铜基石墨烯薄膜表面旋涂或者喷涂PMMA，用于作为后续转移石墨烯薄膜的支撑和保护材料。

本发明的进一步改进在于，步骤1中，PMMA厚度为200nm～500nm。

本发明的进一步改进在于，步骤2中，铜腐蚀液为硝酸铁溶液、过硫酸铵溶液或氯化铁溶液。

本发明的进一步改进在于，步骤3具体包括：在去离子水中，用硅基空腔结构将清洗过的PMMA/石墨烯结构捞起、晾干，实现将PMMA/石墨烯结构转移覆盖在硅基空腔结构上。

本发明的进一步改进在于，步骤4中，光刻胶的厚度为1微米至2微米。

本发明的进一步改进在于，步骤4中，所述光刻显影包括：将PMMA/石墨烯/硅结构顶层的光刻胶经过曝光和显影之后，暴露出需要去除掉的PMMA/石墨烯薄膜部分。

本发明的进一步改进在于，步骤4中，所述氧等离子体图形化石墨烯结构包括：在光刻胶的掩蔽下用氧等离子体轰击PMMA/石墨烯结构，将未用光刻胶掩蔽的PMMA/石墨烯结构去除掉。