一种图形化生长垂直取向石墨烯的方法技术

本发明专利技术公开了一种图形化生长垂直取向石墨烯的方法，该方法包括如下步骤：在衬底上光刻出所需要的垂直取向石墨烯的图形；依次沉积氧化物牺牲层和金属牺牲层；通过超声进行剥离，使图形区域的衬底显露出来，而非图形区域被氧化物/金属双牺牲层覆盖；使用等离子增强化学气相沉积技术生长垂直取向石墨烯；牺牲层在垂直取向石墨烯生长结束后脱离衬底，用氮气将牺牲层残留物吹净。本发明专利技术采用氧化物/金属双牺牲层的方法减少了后续的光刻、刻蚀等工艺对垂直取向石墨烯造成的沾污与破损，且图形化精细度高，具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种图形化生长垂直取向石墨烯的方法
本专利技术属于石墨烯材料制备及石墨烯器件工艺
，具体涉及一种利用氧化物/金属双牺牲层图形化生长垂直取向石墨烯的方法。
技术介绍
垂直取向石墨烯是一种特殊结构的石墨烯，它是由无数垂直于衬底的石墨烯纳米片构成。这种独特的形貌使得垂直取向石墨烯具有常规平面石墨烯无可比拟的优势，如：暴露的锋利边缘、非堆积形态、巨大的表面-体积比。与此同时，垂直石墨烯也在很大程度上保留了常规石墨烯的高迁移率、良好机械性能和热传导性的特性，因此在储能、催化、生物传感和光探测领域具有广泛的应用前景。制备垂直取向石墨烯的主流方法是等离子增强化学气相沉积法。垂直取向石墨烯的成型依赖于沉积过程中产生的等离子体鞘层，而不是金属的催化作用，因此垂直取向石墨烯不再受金属催化剂的限制，在非金属衬底上也可生长。这是垂直取向石墨烯的一大优势，但同时也带来了新的问题，那就是不能通过图形化催化剂的方法实现垂直取向石墨烯的图形化生长。目前，垂直取向石墨烯的图形化技术包括一下几种：(1)先在衬底上生长垂直取向石墨烯，在使用光刻和氧等离子体刻蚀工艺进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图形化生长垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1使用紫外光刻在目标衬底上预制出所需的垂直取向石墨烯图形；/nS2在S1所得带有光刻胶图形的衬底上沉积一层氧化物牺牲层，之后在氧化物牺牲层之上再沉积一层金属牺牲层；/nS3通过超声进行剥离，剥离后的衬底，图形区域显露出来，而非图形区域则被氧化物/金属双牺牲层所覆盖；/nS4使用等离子体增强化学气相系统生长垂直取向石墨烯，在图形区域中，垂直取向石墨烯直接生长在衬底上，非图形区域的垂直取向石墨烯生长在牺牲层上，生长结束后降温过程中，牺牲层发生翘曲并脱离衬底；/nS5用氮气将脱离衬底的牺牲层残留物吹净，完成图形化垂直取向石墨烯的...

【技术特征摘要】
1.一种图形化生长垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1使用紫外光刻在目标衬底上预制出所需的垂直取向石墨烯图形；
S2在S1所得带有光刻胶图形的衬底上沉积一层氧化物牺牲层，之后在氧化物牺牲层之上再沉积一层金属牺牲层；
S3通过超声进行剥离，剥离后的衬底，图形区域显露出来，而非图形区域则被氧化物/金属双牺牲层所覆盖；
S4使用等离子体增强化学气相系统生长垂直取向石墨烯，在图形区域中，垂直取向石墨烯直接生长在衬底上，非图形区域的垂直取向石墨烯生长在牺牲层上，生长结束后降温过程中，牺牲层发生翘曲并脱离衬底；
S5用氮气将脱离衬底的牺牲层残留物吹净，完成图形化垂直取向石墨烯的生长。


2.根据权利要求1所述的一种图形化生长垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，S1中，所述目标衬底材料为半导体、绝缘体或金属。


3.根据权利要求1所述的一种图形化生长垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，S2中，所述氧化物牺牲层，为使用化学气相沉积系统制得的氧化硅或氮化硅薄膜，或者为使用原子层沉积系统制得的氧化铪或氧化铝薄膜。


4.根据权利要求1所述的一种图形化生长垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，S2中，所述氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晨，钱峰松，邓军，解意洋，王秋华，胡良辰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11