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，在微納加工領域具有很高的分辨率，因此激光刻蝕技術比較適合用于利用機械剝離法制備石墨烯，但采用這種方法制得的石墨烯轉移到目標襯底上之后往往尺寸很小、形狀不規則，且可能存在分塊不連續的現象。因此可以在多個分塊中選擇較大的一個，并使用激光器在石墨烯片上加工圖案，再使用PMMA將此石墨烯圖案轉移到其他襯底上。例如，南開大學劉智波等人嘗試了在用機械剝離法得到的零散不規則的石墨烯薄片上加工圖案并提取至目標襯底［206］。過程如圖1.11所示，可以概括為如下幾點:

（1）通過顯微鏡觀察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械臂上，因此可以通過控制機械臂與顯微觀察實現高精度加工；

（3）在樣品表面旋涂（轉速3000r/min，時長30s）光刻膠，并且在100℃環境下烘干2min，接下來使用激光器曝光圖案區域，經過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，在光刻膠表面繼續旋涂一層PMMA，使得石墨烯圖案與PMMA貼合；

（5）將整個樣品置于顯影液中，此時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顯微鏡上的微機械臂上，能夠達到很高的加工精度［206］