一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法技术

本发明专利技术涉及石墨烯加工领域，特别是一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法，其包括如下步骤：a.配置碳源溶液；b.制作碳源衬板；c.将所述碳源衬板固定装夹至激光加工系统的运动平台，并保证所述碳源衬板与空气完全隔绝；d.利用激光对所述碳源衬板进行加工；e.取出样品，干燥，得到石墨烯。利用紫外激光对处于掺杂源液体保护下的有机碳层聚酰亚胺涂层进行加工，通过高能量密度的紫外激光直接打断聚酰亚胺碳链的化学键，并把原子掺杂进重构生成的石墨烯里，生成图案化掺杂石墨烯。该方法生成的掺杂石墨烯存在能量带隙，制备石墨烯和石墨烯掺杂都在同一操作完成，生产效率高、成本低，在微电子器件制造方面具有广泛的应用潜力。

A Fast Method for Preparing Patterned Doped Graphene by Ultraviolet Laser

The invention relates to the field of graphene processing, in particular to a method for rapidly preparing patterned doped graphene by ultraviolet laser, which comprises the following steps: A. configuring carbon source solution; B. making carbon source liner; C. fixing and clamping the carbon source liner to the moving platform of laser processing system, and ensuring that the carbon source liner is completely isolated from air; D. using laser to make the carbon source liner. The plate is processed; E. The sample is taken out and dried to obtain graphene. Ultraviolet laser was used to process the organic carbon layer polyimide coating under the protection of doping source liquid. The chemical bonds of polyimide carbon chain were directly broken by high energy density ultraviolet laser, and atoms were doped into the reconstructed graphene to form patterned doped graphene. The doped graphene produced by this method has energy band gap. The preparation of graphene and doping of graphene are accomplished in the same operation, with high production efficiency and low cost. It has wide application potential in the fabrication of microelectronic devices.

【技术实现步骤摘要】
一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法
本专利技术涉及石墨烯加工领域，特别是一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法。
技术介绍
石墨烯被认为可能是取代硅材料的下一代微电子材料。二维结构的石墨烯中的低杂质浓度会使电子产生高速弹道传输，从而使之可用于电子快速反应开关。但是，在电子器件中，必须靠栅极电压来控制材料的导电性，进而产生开关功能。而由于石墨烯零带隙的特性，其出色的导电性无法像传统的硅基半导体材料那样随电压的变化而发生明显变化，因此，石墨烯在逻辑电路上的应用仍然存在较大的困难。由于石墨烯的能带结构对晶格对称性非常敏感，所以通过破坏石墨烯晶格的对称性，有望打开石墨烯的带隙。最近几年，许多研究者采取这种手段来改变石墨烯的能带结构、打开带隙，诸如外加电场或磁场、不同的堆叠方式、施加应力、物理吸附分子、晶格原子替换、周期性打孔等等。目前，通过晶格掺杂制备带掺杂石墨烯，主要依靠先采用化学气相沉积方法制备大面积的石墨烯，并在制备的过程或者在后处理中，通过引入不同的反应源，将石墨烯晶格结构中的部分碳原子用其他原子替代，形成晶格掺杂的石墨烯。中国专利CN103359709A公开了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法，其特征在于，包括如下步骤：a.配置碳源溶液；b.制作碳源衬板，取适合大小的底板，在底板上表面涂设所述碳源溶液形成层结构，并放入真空干环境下完成干燥；c.将所述碳源衬板固定装夹至激光加工系统的运动平台，并保证所述碳源衬板与空气完全隔绝；d.将碳源衬板校正定位至激光头的正下方，并设计好激光加工的图案和加工参数；启动激光加工系统利用激光对所述碳源衬板进行加工；e.取出激光加工完成得到样品，放入烘干机中进行干燥，得到石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法，其特征在于，包括如下步骤：a.配置碳源溶液；b.制作碳源衬板，取适合大小的底板，在底板上表面涂设所述碳源溶液形成层结构，并放入真空干环境下完成干燥；c.将所述碳源衬板固定装夹至激光加工系统的运动平台，并保证所述碳源衬板与空气完全隔绝；d.将碳源衬板校正定位至激光头的正下方，并设计好激光加工的图案和加工参数；启动激光加工系统利用激光对所述碳源衬板进行加工；e.取出激光加工完成得到样品，放入烘干机中进行干燥，得到石墨烯。2.根据权利要求1所述的一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤a中碳源溶液由含有苯环的有机碳源与无水乙醇按照体积比1:1充分混合后制得。3.根据权利要求1所述的一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤b中所述底板由铜、铝、铁或硅制成。4.根据权利要求1所述的一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤b中制作碳源衬板的具体步骤为：将底板放置在匀胶机的工作台上，用移液器取上述配置好的碳源溶液滴在衬板上表面，设置匀胶机参数为低转速为400转/分钟、高转速为1000转/分钟，旋涂时间为50秒，完成有机碳层的加工。5.根据权利要求4所述的一种通过紫外激光快速制备图案化掺杂石墨烯的方法，其特征在于，所述有机碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云，龙俊宇，周双，陈新，高健，刘强，汪正平，张胜辉，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44