一种包含多种光源下的可变微结构的激光诱导石墨烯加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种包含多种光源下的可变微结构的激光诱导石墨烯加工工艺，此工艺根据聚酰亚胺薄膜对不同波长光源的透光率不同的特点，结合深紫外光对薄膜表面改性处理，实现在薄膜正面、背面抑或是双面诱导石墨烯。同时根据不同功率密度激光可在聚酰亚胺表面诱导不同微结构石墨烯的特点，实现加工含有不同微结构的双层石墨烯电路。另一方面，依据上述特点，通过在改性薄膜表面涂敷新的聚酰亚胺薄膜并使用高透光率光源照射的方式，提出一种先封装后加工石墨烯电路的方法。最后将表面处理与光刻技术相结合，提出一种电路特征尺寸小于10μm的激光诱导石墨烯加工技术。此工艺具有方便快捷且经济环保的特点，为石墨烯器件的生产制造提供了全新方案。制造提供了全新方案。制造提供了全新方案。

【技术实现步骤摘要】
一种包含多种光源下的可变微结构的激光诱导石墨烯加工工艺


[0001]本专利技术涉及石墨烯制备
，具体涉及一种包含多种光源下的可变微结构的激光诱导石墨烯加工工艺。

技术介绍

[0002]石墨烯是碳原子紧密堆积成的单层蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，其厚度仅为0.33nm。石墨烯有着许多优点，如优异的力学性质(杨氏模量高达1.0TPa)、电学性质(电子迁移率高达15000cm2/(v*s))、热学性质(热导系数高达5000W/mk)和光学性质(单层石墨烯的可见光吸收仅2.3％，锁模特性优异)同时研究发现石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，并且其电阻率只有约10
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6Ω*cm，现在从航空航天到微电子，石墨烯已经成为各行各业的研究热点。
[0003]目前，石墨烯的制备方法有：机械剥离法、化学气相沉积(CVD)、脉冲激光沉积(PLD)、激光诱导化学气相沉积(LCVD)、SiC热解法、激光外延生长、氧化石墨还原、激光辅助氧化石墨还原、激光打开碳纳米管、激光诱导石墨烯(LIG)等。机械剥离法便捷有效，无需特定的制作环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含多种光源下的可变微结构的激光诱导石墨烯加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：工艺1：多种光源下的可变微结构激光诱导石墨烯加工工艺步骤1
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1：根据电路功能设计电路图案；步骤1
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2：根据电路特性选择电路对应的石墨烯微结构和激光光源，石墨烯微结构的选择采用工艺3，激光光源和封装方法的选择采用工艺5；步骤1
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3：对PI薄膜进行清洗，清洗流程采用工艺4；步骤1
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4：若步骤1
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2选择了透光率大于90％的高透光率光源，则进入步骤1
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5，若步骤1
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2选择了透光率小于20％的红外波段和紫外波段，则进入步骤1
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19；步骤1
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5：根据电路特征尺寸选择加工方法，若电路的特征尺寸小于等于10μm则跳转到步骤1
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12，若电路的特征尺寸大于等于10μm则继续步骤1
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6；步骤1
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6：使用深紫外脉冲激光对需要生成石墨烯的地方进行辐照改性，辐照改性为单面或双面；步骤1
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7：对辐照后的PI薄膜进行清洗，清洗流程采用工艺4；步骤1
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8：选择封装方法，若先加工后封装进入步骤1
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19；若先封装后加工进入步骤1
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9；步骤1
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9：清洗过的PI薄膜表面刷上一层聚酰亚胺溶液，并进行固化；步骤1
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10：清洗PI薄膜，清洗流程采用工艺4，确保新生成的PI薄膜对光源的透光率大于90％；步骤1
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11：根据设计的电路图案使用高透光率激光进行扫描，同时根据当前石墨烯电路微结构，采用相应激光扫描参数，激光扫描参数的选择采用工艺2，跳转到步骤1
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21；步骤1
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12：使用PE薄膜覆盖PI薄膜表面，保护PI薄膜中的非电路部分，使得PI薄膜在步骤1
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13加工结束后，非电路部分的透光率大于90％，电路部分的PE薄膜会在步骤1
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13中由激光除去；步骤1
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13：按照步骤1
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1中设计的电路图案，对PE包裹的PI薄膜进行光刻，光刻为单面或双面；步骤1
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14：去除剩余的PE薄膜，对光刻后的PI薄膜进行清洗，清洗清洗流程采用工艺4；步骤1
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15：选择封装方法，若先加工后封装进入步骤1
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19；若先封装后加工进入步骤1
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16；步骤1
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16：清洗过的PI薄膜表面刷上一层聚酰亚胺溶液，并进行固化；步骤1
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17：清洗PI薄膜，清洗流程参考工艺4，确保新生成的PI薄膜对光源的高透光率大于90％；步骤1
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18：使用高透光率激光对PI薄膜进行全域扫描，将步骤11中光刻图案转化为石墨烯，同时根据步骤1
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2选择的石墨烯微结构，在不同的电路区域，采用不同的激光扫描参数，实现不同石墨烯微结构的转化，激光扫描参数的选择采用工艺2，跳转至步骤1
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21；步骤1
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19：根据步骤1
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2的选择使用相应激光进行扫描，同时根据当前石墨烯电路微结构，采用相应的激光扫描参数；步骤1
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20：对于扫描得到的可变微结构石墨烯电路使用聚酰亚胺溶液覆盖，并固化，或者用薄膜直接覆盖；
步骤1
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21：加工电路引脚，将外层PI薄膜完全转化为石墨烯，加工结束；工艺2：石墨烯微结构加工工艺步骤2
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1：根据当前加工区域石墨烯微结构需和光源特性选择不同的激光参数，若需要石墨结构则转到步骤2
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4；若需要多孔石墨烯结构则转到步骤2
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3；若需要石墨烯纤维结构则转到步骤2
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2；若以上结构都不需要则不进行激光扫描，保留PI薄膜，并转到步骤2
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5；步骤2
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2：使用激光进行照射，功率密度为相同光源下多孔石墨烯所需功率的1.5
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3倍，扫描速度和多孔石墨烯保持一致，结束后跳转到步...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱星宏，李怡霏，郭馨，申胜平，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：