[发明专利]还原氧化石墨烯电路及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种还原氧化石墨烯电路，更具体地，涉及一种制备这种还原氧化石墨烯电路的方法。

背景技术

石墨烯是一种紧密堆积成二维(2D)蜂窝结构的sp²杂化的碳原子的扁平单层。由于其具有匹敌石墨的显著的面内值(分别是～3000W/mK、8000S/m和1000GPa)的优越的导热性、导电性和机械强度，它吸引了越来越多的关注。

此外，石墨烯是零带隙半导体，具有k点附近的线性带结构。在高光强度下，光生载流子阻止进一步的吸收。石墨烯中的狄拉克费米子的高频导电率应该是等于的普适常数。这种独特的性质赋予了石墨烯通用的2.3％的线性光吸收，尽管它具有高的导电性，这样的线性光吸收也使其透明。

自从其在2004年通过微机械剥离首次产生，人们就在其制备上付出了很多努力。除了微机械剥离之外，研究的制备方法还包括热化学气相沉积技术、等离子体增强化学气相沉积法、化学法、SiC热分解、剖开CNT等。

CN103508447公开了一种制备石墨烯的方法。该方法包括以下步骤：获得氧化石墨烯和衬底；制备氧化石墨烯的糊状物并且在衬底的表面上涂覆该糊状物；以及通过激光还原法制备石墨烯。然而，这种方法在激光还原过程中需要一个特殊的气体环境，致使生产成本增加。此外，形成的石墨烯很容易从衬底上剥离。

WO2012128748公开了一种制备图案化的石墨氧化膜的方法。该方法包括以下步骤：选择石墨氧化膜，其中石墨氧化膜是独立的石墨氧化膜；在石墨氧化膜上形成图案，以形成图案化的石墨氧化膜，其中该图案是通过将一部分石墨氧化膜还原成导电的还原石墨氧化物而形成的；和形成包括图案化的石墨氧化膜的器件，并从带状物切割图案。然而，为了器件形成，通过使用带状物将独立的石墨氧化膜附着在其它部件上是复杂且不安全的。

CN101723310公开了一种利用微纳米结构光处理制备导电氧化石墨烯的方法。该方法包括以下步骤：通过旋涂、浸涂或滴涂在衬底上形成氧化石墨烯；建立纳米制备激光系统；和将衬底上的氧化石墨烯还原成石墨烯。激光系统工作在双光束干涉模式下，并应用干涉条纹。然而，在这样的系统下，图案化的尺寸很小(50x50μm)，为微米(μm)规模，且加工效率低。此外，由于点对点和干扰激光扫描系统用于制备微纳米结构，从而制备表面在本质上是离散的，所以限制了表面质量(也称为产品的表面细节)。

因此，有一个未满足的需要是以高效的方式制备用于不同应用的导电氧化石墨烯器件或电路的方法。

发明内容

因此，当前要求保护的发明的第一方面是提供一种还原氧化石墨烯电路。

根据当前要求保护的发明的实施方式，一种还原氧化石墨烯电路包括：衬底；形成在该衬底上的亲水层；形成在亲水层上的氧化石墨烯(GO)层；和形成在氧化石墨烯层上的还原氧化石墨烯(rGO)图案。

当前要求保护的发明的第二方面是提供一种制备还原氧化石墨烯电路的方法。

根据当前要求保护的发明的实施方式，一种制备还原氧化石墨烯电路的方法包括以下步骤：提供衬底；在该衬底上形成亲水层；在亲水层上形成氧化石墨烯层；和通过激光将一部分氧化石墨烯层还原成还原氧化石墨烯，以在该氧化石墨烯层上形成还原氧化石墨烯图案。

形成氧化石墨烯层的步骤进一步包括：提供氧化石墨烯溶液；在亲水层上旋涂氧化石墨烯溶液；和干燥亲水层上的氧化石墨烯溶液。

优选地，纳秒激光(248nm)用于选择性还原氧化石墨烯，以制备预定的还原氧化石墨烯图案。

根据当前要求保护的发明的实施方式，与光刻蚀刻工艺相比，激光图案化工艺适于制备具有良好透明度(光透射率＝83％(在波长＝555nm时))、高导电率(σ＝7.142×10³S/m(在12.2nm的层厚度时))和高疏水性(最大的接触角＝115°)的还原氧化石墨烯电路。

另外，本发明的方法提供了许多优点，包括：快速原型制作、减少了技术步骤、高吞吐量、没有化学药品、环保、高产量、高分辨率和精密度。

附图说明

在下文中参考附图更详细地描述本发明的实施方式，其中：

图1是根据当前要求保护的发明的实施方式的还原氧化石墨烯电路的截面图；

图2是示出根据当前要求保护的发明的实施方式的还原氧化石墨烯电路的制备方法的步骤的流程图；

图3是示出根据当前要求保护的发明的实施方式的还原氧化石墨烯微电路的制备方法的步骤的示意图；