1.6　石墨烯圖案加工

1.6.1　激光刻蝕法

飛秒激光具有超短脈寬、高能特性，在微納加工領(lǐng)域具有很高的分辨率，因此激光刻蝕技術(shù)比較適合用于利用機(jī)械剝離法制備石墨烯，但采用這種方法制得的石墨烯轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上之后往往尺寸很小、形狀不規(guī)則，且可能存在分塊不連續(xù)的現(xiàn)象。因此可以在多個(gè)分塊中選擇較大的一個(gè)，并使用激光器在石墨烯片上加工圖案，再使用PMMA將此石墨烯圖案轉(zhuǎn)移到其他襯底上。例如，南開(kāi)大學(xué)劉智波等人嘗試了在用機(jī)械剝離法得到的零散不規(guī)則的石墨烯薄片上加工圖案并提取至目標(biāo)襯底［206］。過(guò)程如圖1.11所示，可以概括為如下幾點(diǎn):

（1）通過(guò)顯微鏡觀察Si/SiO2襯底上的石墨烯碎片，選擇期望的石墨烯片；

（2）通過(guò)高能飛秒激光器（約100fs，800nm）在選擇的石墨烯薄片上刻蝕去除不想要的部分，得到石墨烯圖案，其中激光器裝載在顯微鏡的微機(jī)械臂上，因此可以通過(guò)控制機(jī)械臂與顯微觀察實(shí)現(xiàn)高精度加工；

（3）在樣品表面旋涂（轉(zhuǎn)速3000r/min，時(shí)長(zhǎng)30s）光刻膠，并且在100℃環(huán)境下烘干2min，接下來(lái)使用激光器曝光圖案區(qū)域，經(jīng)過(guò)激光曝光后的光刻膠可以溶解于顯影液中；

（4）將樣品置于氙氣燈下曝光，使得光刻膠與石墨烯表面固化，另外，在光刻膠表面繼續(xù)旋涂一層PMMA，使得石墨烯圖案與PMMA貼合；

（5）將整個(gè)樣品置于顯影液中，此時(shí)PMMA及石墨烯圖案與基底脫離，最后將PMMA及有圖案的石墨烯轉(zhuǎn)移到新的襯底之上。

圖1.11　使用高能飛秒激光器刻蝕石墨烯圖案及光刻膠輔助提取圖案，其中激光器裝載在光學(xué)顯微鏡上的微機(jī)械臂上，能夠達(dá)到很高的加工精度［206］