本發(fā)明涉及一種利用激光刻蝕技術(shù)對(duì)三維石墨烯納米墻進(jìn)行圖形化改造的方法。

背景技術(shù)：

石墨烯作為一種二維的單原子層原子晶體，具有高的電導(dǎo)率、大的比表面積、良好的機(jī)械性能及電化學(xué)性能。納米墻結(jié)構(gòu)的碳材料具有垂直于基底生長(zhǎng)的石墨片，高度開(kāi)放的邊界結(jié)構(gòu)以及豐富的邊緣位點(diǎn)，這種三維結(jié)構(gòu)的石墨烯納米墻使石墨烯具有更高的比表面積、高的機(jī)械強(qiáng)度、更快的電子傳輸速率等，在電化學(xué)領(lǐng)域以及傳感器領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

基于石墨烯以及三維石墨烯的微電子器件等，都需要精確定位圖形化，目前采用的主要技術(shù)有：1. 先圖形化催化劑，生長(zhǎng)得到圖形化的石墨烯以及石墨烯納米墻然后轉(zhuǎn)移。2. 先轉(zhuǎn)移石墨烯以及石墨烯納米墻到器件襯底上，再通過(guò)光刻、刻蝕的方法，最終刻蝕出所需圖形，這中方法需要氧等離子體會(huì)對(duì)石墨烯納米墻造成損傷，并且轉(zhuǎn)移過(guò)程中有機(jī)溶劑對(duì)石墨烯納米墻的損傷也比較大，最后廢液的回收處理困難，很難制備優(yōu)良的產(chǎn)品。3. 利用模板壓印方法，這種方法需要制作不同的模板，制作工藝復(fù)雜，成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種利用激光刻蝕三維石墨烯納米墻進(jìn)行圖形化的方法，其工藝簡(jiǎn)單，成品率高。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種利用激光刻蝕三維石墨烯納米墻進(jìn)行圖形化的方法，包括以下步驟：

步驟1. 在襯底上制備三維石墨烯納米墻；

步驟2. 將需要刻蝕的圖形繪制成激光刻蝕機(jī)可讀的圖形文件；

步驟3. 將制備好的三維石墨烯納米墻固定于激光刻蝕機(jī)載物臺(tái)上；

步驟4. 將繪制好的圖形文件錄入激光刻蝕機(jī)，然后利用激光刻蝕機(jī)對(duì)三維石墨烯納米墻進(jìn)行刻蝕圖形化；

步驟5. 將圖形化后的三維石墨烯納米墻從襯底上剝離；

步驟6. 將剝離下來(lái)的三維石墨烯納米墻進(jìn)行裁剪。

作為一種改進(jìn)，所述步驟5中，首先在圖形化后的三維石墨烯納米墻上涂覆柔性材料，并利用干燥箱固化4-6小時(shí)，然后利用柔性材料將三維石墨烯納米墻從襯底上剝離。

作為一種優(yōu)選，所述柔性材料為PMMA、聚氨酯彈性體、天然乳膠中的一種。

作為一種優(yōu)選，激光刻蝕機(jī)輸出功率1-20W；激光掃描速度為100-900mm/min。

作為一種優(yōu)選，所述步驟2中，利用Auto-CAD將需要刻蝕的圖形繪制成圖形文件，并轉(zhuǎn)換為激光刻蝕機(jī)可讀的dxf格式；圖形文件中需刻蝕掉部分，線間距設(shè)為小于30μm。

作為一種優(yōu)選，所述步驟1中利用化學(xué)氣相沉積法在硅或者石英襯底上生長(zhǎng)三維石墨烯納米墻。

作為一種優(yōu)選，三維石墨烯納米墻的生長(zhǎng)時(shí)間為45-90分鐘。

作為一種優(yōu)選，取4英寸硅或者石英襯底先后利用丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水分別超聲10分鐘，用氮?dú)獯蹈芍糜贑VD石英管內(nèi)，生長(zhǎng)不同厚度的三維石墨烯納米墻。

作為一種優(yōu)選，：所述步驟4中，刻蝕后的三維石墨烯納米墻線寬為10-50μm。

本發(fā)明的有益之處在于：利用上述方法對(duì)三維石墨烯納米墻進(jìn)行圖形化，其工藝流程簡(jiǎn)單，陳本相對(duì)低廉，成品率也較高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2為三維石墨烯納米墻電子顯微鏡下的圖片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖2所示，三維石墨烯納米墻是一種垂直生長(zhǎng)于襯底上的三維石墨烯結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟：

步驟1. 在襯底上制備三維石墨烯納米墻；利用化學(xué)氣相沉積法在硅或者石英襯底上生長(zhǎng)三維石墨烯納米墻。取4英寸硅或者石英襯底先后利用丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水分別超聲10分鐘，用氮?dú)獯蹈芍糜贑VD石英管內(nèi)，生長(zhǎng)不同厚度的三維石墨烯納米墻。三維石墨烯納米墻的生長(zhǎng)時(shí)間為45-90分鐘。

步驟2. 將需要刻蝕的圖形繪制成激光刻蝕機(jī)可讀的圖形文件；利用Auto-CAD將需要刻蝕的圖形繪制成圖形文件，并轉(zhuǎn)換為激光刻蝕機(jī)可讀的dxf格式；圖形文件中需刻蝕掉部分，線間距設(shè)為小于30μm。步驟1和2可以同時(shí)進(jìn)行。

步驟3. 將制備好的三維石墨烯納米墻連同襯底固定于激光刻蝕機(jī)載物臺(tái)上；具體方式是利用吸盤將襯底一面吸附在載物臺(tái)上。

步驟4. 將繪制好的圖形文件錄入激光刻蝕機(jī)，然后利用激光刻蝕機(jī)對(duì)三維石墨烯納米墻進(jìn)行刻蝕圖形化；激光刻蝕機(jī)輸出功率1-20W；激光掃描速度為100-900mm/min。根據(jù)需求可重復(fù)刻蝕。

步驟5. 將圖形化后的三維石墨烯納米墻從襯底上剝離；首先在圖形化后的三維石墨烯納米墻上涂覆柔性材料，并利用干燥箱固化4-6小時(shí)，然后利用柔性材料將三維石墨烯納米墻從襯底上剝離。所述柔性材料為PMMA、聚氨酯彈性體、天然乳膠中的一種。

步驟6. 將剝離下來(lái)的三維石墨烯納米墻進(jìn)行裁剪。 裁剪手段可利用激光切割機(jī)以及手術(shù)刀、剪刀等，最后將裁剪好的三維石墨烯納米墻應(yīng)用于各種器件。剪好的三維石墨烯納米墻厚度約為1mm。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。