[发明专利]一种将石墨烯转移至有机玻璃衬底的方法

说明书

一种将石墨烯转移至有机玻璃衬底的方法，先在金属箔上生长单层石墨烯；再将石墨烯/金属箔置于载体之间将金属箔压平；然后在石墨烯表面旋涂一层光刻胶，进行固化；再配制金属箔的刻蚀液，将光刻胶/石墨烯/金属箔置于刻蚀液中对金属箔进行刻蚀；然后用PMMA目标衬底捞取光刻胶/石墨烯，将光刻胶/石墨烯释放至去离子水中进行漂洗，漂洗完后将光刻胶/石墨烯/PMMA目标衬底置于实验台上吹干；然后将光刻胶/石墨烯/PMMA目标衬底置于热板上烘干；对光刻胶进行紫外线曝光；接着利用显影液进行显影，然后用去离子水进行漂洗，最后烘干，完成将石墨烯转移至PMMA目标衬底；本发明简单易行，成功率高，且不会残留光刻胶杂质。

技术领域

本发明属于石墨烯基电子器件制造技术领域，具体涉及一种将石墨烯转移至有机玻璃衬底的方法。

背景技术

石墨烯是由单层碳原子以sp²杂化轨道组成的六角蜂窝状二维晶体，独特的晶体结构和高度对称的能带结构决定了其具有优异的力学、电学和光学特性，已被广泛应用于航天军工、新能源、新材料、生物医药等诸多领域。例如，有机玻璃(PMMA)具有优良的光学性能，其透光率高达90％～92％(具体与波长有关)；石墨烯也具有优异的透光性能，理想的单层石墨烯对可见光的吸收率仅为2.3％，PMMA与石墨烯的结合在透明导电器件以及光学领域拥有广阔的应用前景。此外，PMMA因其冲击阻抗与凝聚炸药接近而被广泛用作测量冲击波参数的隔板或保护介质，在将石墨烯新型材料用于冲击波参数测量的过程中，为了实现冲击阻抗匹配，需制作一种以PMMA为衬底的石墨烯基传感器。上述应用场景涉及的石墨烯基电子器件的制造，均需要将石墨烯转移至PMMA衬底上。

目前主流的石墨烯转移方法是基于PMMA薄膜的聚合物辅助法：旋涂PMMA薄膜作为转移层，利用FeCl₃溶液腐蚀铜衬底，将石墨烯转移至目标衬底后再用丙酮去除PMMA层。但是该方法需要利用丙酮去除PMMA薄膜，这不仅会破坏PMMA目标衬底，而且难以用肉眼判断是否有PMMA残胶。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种将石墨烯转移至有机玻璃衬底的方法，利用光刻胶的曝光显影工艺去除辅助转移层，有效保护PMMA目标衬底，且可通过肉眼判断带有颜色的光刻胶是否去除干净。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种将石墨烯转移至有机玻璃衬底的方法，包括以下步骤：

步骤1：在金属箔上生长单层石墨烯；

步骤2：将石墨烯/金属箔置于两个光滑平整的载体之间，将金属箔压平；

步骤3：在石墨烯表面旋涂一层光刻胶，进行固化；

步骤4：配制金属箔的刻蚀液，将光刻胶/石墨烯/金属箔置于刻蚀液中对金属箔进行刻蚀，在光刻胶的浮力作用下，保证了金属箔与刻蚀液的良好接触；

步骤5：当金属箔刻蚀完成后，用PMMA目标衬底捞取光刻胶/石墨烯；接着将光刻胶/石墨烯释放至去离子水中进行漂洗，漂洗完后将光刻胶/石墨烯/PMMA目标衬底置于平整的实验台上，吹干；然后将光刻胶/石墨烯/PMMA目标衬底置于热板上烘干；

步骤6：对光刻胶/石墨烯/PMMA目标衬底表面的光刻胶进行紫外线曝光；接着利用显影液进行显影，然后用去离子水进行漂洗，最后烘干，完成将石墨烯转移至PMMA目标衬底。

所述的光刻胶采用AZ4620光刻胶，通过两次匀胶固化形成厚度约为3μm的辅助转移层，旋涂参数为：低速500rpm，时间9s；高速1500rpm，时间30s；第一次固化时间5min，温度85℃；第二次固化时间15min，温度85℃。

所述的光刻胶通过曝光显影工艺去除，曝光时间为23s；显影液为5‰NaOH溶液，显影时间为2min。

本发明的有益效果为：