本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯材料制備方法及器件制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯是一種作為天然存在于自然界的三維結(jié)構(gòu)碳同素異形體的石墨的碳原子排列成二維片材形式的六邊形平面結(jié)構(gòu)的材料。石墨烯的碳原子形成SP2鍵，并具有單原子厚度的平面片材形式。
石墨烯具有顯著優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，并且物理性能(如優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、柔軟性、彈性、取決于厚度的量子化透明度、高比表面積等等)可以通過存在于石墨烯中的原子的特定鍵合結(jié)構(gòu)來解釋。構(gòu)成石墨烯的碳的四個外圍電子中的三個形成sp2雜化軌道從而具有σ鍵，而剩下的一個電子和周圍碳原子形成一個π鍵，以提供一個六邊形二維結(jié)構(gòu)。因此，石墨烯具有不同于其它碳同素異形體的能帶結(jié)構(gòu)，并且不具有帶隙(band gap)從而表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性；然而，石墨烯是一種半金屬材料，其中電子的費(fèi)米能級態(tài)密度是0，并且取決于它是否被摻雜，可以容易地改變電特性。
相應(yīng)地，由于石墨烯可以被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、航空、建筑、制藥和鋼鐵領(lǐng)域，以及各種電氣電子領(lǐng)域，諸如新一代材料、電容器、電磁屏蔽材料、傳感器、顯示器等，其可取代硅電氣電子材料，因此在各種領(lǐng)域中應(yīng)用石墨烯的技術(shù)已有諸多研究在進(jìn)行。
作為制備石墨烯的方法，已研究了利用膠帶從石墨片剝離石墨烯單層的膠帶法或剝離法、化學(xué)氣相沉積法、通過層疊在碳化硅基底(SiC)上的外延生長法、通過使用加熱方式剝離石墨的熱剝離法、化學(xué)氧化和還原法等等。
在這些方法中，化學(xué)氧化和還原法的優(yōu)點(diǎn)是可以大規(guī)模生產(chǎn)，提供經(jīng)濟(jì)上的可行性，并且可以容易地向石墨烯片中引入各種官能團(tuán)。但該方法中，需要使用還原劑(如聯(lián)氨等)用于石墨烯氧化物的脫氧反應(yīng)，其中這些還原劑的大多數(shù)由于高腐蝕性、爆炸性、人體毒性等而是危險(xiǎn)的，且所制備的石墨烯可能包括雜質(zhì)等，使得導(dǎo)電性可能降低。
由上可知，仍需要進(jìn)行特別是采用經(jīng)濟(jì)、高效的工序制備石墨烯的方法的研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種工藝制備及轉(zhuǎn)移過程簡單，省去現(xiàn)有石墨烯生長后的轉(zhuǎn)移過程，避免了轉(zhuǎn)移過程中石墨烯的損傷，同時可以直接制備石墨烯器件，可以簡化制備石墨烯器件所需的光刻工藝，從而降低成本石墨烯材料制備方法及器件制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種石墨烯材料制備方法，包括：
將含碳化合物材料置于高真空環(huán)境中；
采用兩束不同波長的激光照射在所述含碳化合物材料的同一區(qū)域。
進(jìn)一步地，所述采用兩束不同波長的激光照射在所述含碳化合物材料的同一區(qū)域包括：
第一束高能激光照射含碳化合物材料表面，打斷其化學(xué)鍵，表面形成碳離子和其它離子；
蒸發(fā)所述其它離子，所述碳離子留在所述含碳化合物材料表面；
留在所述含碳化合物材料表面的所述碳離子在第二束高能激光的照射下在所述含碳化合物材料表面重組形成石墨烯；
所述第一束高能激光和所述第二束高能激光的波長不相同，所述第二束高能激光的波長范圍230～270nm。
進(jìn)一步地，所述第二束高能激光的波長范圍1064nm到248nm。
進(jìn)一步地，所述含碳化合物材料包括：碳化硅。
進(jìn)一步地，所述方法還包括：
按照特定路徑改變所述兩束不同波長激光的照射位置，形成石墨烯器件圖形。
一種石墨烯器件制備方法，采用所述的方法制備。
本申請實(shí)施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：
本申請實(shí)施例中提供的石墨烯材料制備方法及器件制備方法，利用兩束以上的激光，對含有碳的化合物材料在高真空中進(jìn)行照射，含有碳的化合物材料表面在高能量的激光照射下，其化學(xué)鍵被打斷，表面形成碳離子和其它離子，由于真空中碳離子和其它離子飽和蒸汽壓不同，其它離子優(yōu)先蒸發(fā)，表面余留的碳離子在含有碳的化合物材料表面重組形成石墨烯。工藝制備及轉(zhuǎn)移過程簡單，與一般的石墨烯制備方法相比(如，機(jī)械剝離法、超聲波液相剝離法、以及電化學(xué)剝離法等)可以省去現(xiàn)有石墨烯生長后的轉(zhuǎn)移過程，避免了轉(zhuǎn)移過程中石墨烯的損傷，同時該方法可以直接制備石墨烯器件，可以簡化制備石墨烯器件所需的光刻工藝，從而降低成本。本技術(shù)對石墨烯的制備具有高精度，圖形化。同時局部反應(yīng)能量高，但反應(yīng)環(huán)境可以處于相對較低的溫度，反應(yīng)過程環(huán)保，無污染。是一種高精度的綠色環(huán)保的石墨烯制備方法。
具體實(shí)施方式
本申請實(shí)施例通過提供一種工藝制備及轉(zhuǎn)移過程簡單，省去現(xiàn)有石墨烯生長后的轉(zhuǎn)移過程，避免了轉(zhuǎn)移過程中石墨烯的損傷，同時可以直接制備石墨烯器件，可以簡化制備石墨烯器件所需的光刻工藝，從而降低成本石墨烯材料制備方法及器件制備方法。
為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書及具體的實(shí)施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請實(shí)施例以及實(shí)施例中的技術(shù)特征可以相互組合。
一種石墨烯材料制備方法，包括：
將含碳化合物材料置于高真空環(huán)境中；
采用兩束不同波長的激光照射在所述含碳化合物材料的同一區(qū)域。
進(jìn)一步地，所述采用兩束不同波長的激光照射在所述含碳化合物材料的同一區(qū)域包括：
第一束高能激光照射含碳化合物材料表面，打斷其化學(xué)鍵，表面形成碳離子和其它離子；
蒸發(fā)所述其它離子，所述碳離子留在所述含碳化合物材料表面；
留在所述含碳化合物材料表面的所述碳離子在第二束高能激光的照射下在所述含碳化合物材料表面重組形成石墨烯；
所述第一束高能激光和所述第二束高能激光的波長不相同，所述第二束高能激光的波長范圍230～270nm。
進(jìn)一步地，所述第二束高能激光的波長范圍1064nm到248nm。
進(jìn)一步地，所述含碳化合物材料包括：碳化硅。
進(jìn)一步地，所述方法還包括：
按照特定路徑改變所述兩束不同波長激光的照射位置，形成石墨烯器件圖形。
一種石墨烯器件制備方法，采用所述的方法制備。
下面將通過一個具體的方法說明本方法。
實(shí)例1：兩束激光照射SiC制備石墨烯材料和器件
準(zhǔn)備含碳化合物材料，例如SiC，適當(dāng)表面處理及清洗
將SiC放入高真空1.333×10^-1～1.333×10^-6Pa腔內(nèi)，保持高真空
用兩束激光，紅外波長1063nm及紫外266nm照射SiC在其表面形成所需石墨烯。
將SiC移動位置，進(jìn)行不同位置照射，形成石墨烯圖形。
本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)用型石墨烯材料和器件制備方法，以解決目前石墨烯材料制備中性能及尺寸達(dá)不到電子器件所需的要求，同時本發(fā)明也提供一種直接制備石墨烯器件的技術(shù)途徑，可以簡化制備石墨烯器件所需的光刻工藝，從而降低成本和提高性能。
本申請實(shí)施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：
本申請實(shí)施例中提供的石墨烯材料制備方法及器件制備方法，利用兩束以上的激光，對含有碳的化合物材料在高真空中進(jìn)行照射，含有碳的化合物材料表面在高能量的激光照射下，其化學(xué)鍵被打斷，表面形成碳離子和其它離子，由于真空中碳離子和其它離子飽和蒸汽壓不同，其它離子優(yōu)先蒸發(fā)，表面余留的碳離子在含有碳的化合物材料表面重組形成石墨烯。
工藝制備及轉(zhuǎn)移過程簡單，與一般的石墨烯制備方法相比(如，機(jī)械剝離法、超聲波液相剝離法、以及電化學(xué)剝離法等)可以省去現(xiàn)有石墨烯生長后的轉(zhuǎn)移過程，避免了轉(zhuǎn)移過程中石墨烯的損傷，同時該方法可以直接制備石墨烯器件，可以簡化制備石墨烯器件所需的光刻工藝，從而降低成本。本技術(shù)對石墨烯的制備具有高精度，圖形化。同時局部反應(yīng)能量高，但反應(yīng)環(huán)境可以處于相對較低的溫度，反應(yīng)過程環(huán)保，無污染。是一種高精度的綠色環(huán)保的石墨烯制備方法。
最后所應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。