[发明专利]一种石墨烯透明天线及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯透明天线及其制备方法，该方法包括1)预处理透明基材；2)在透明基材上形成超薄金属层；3)将超薄金属层制作成预定的天线形状；4)在超薄金属层上形成预定天线形状的石墨烯层，制得石墨烯透明天线。本发明将具有较高载流子浓度超薄金属、较高载流子迁移率的石墨烯复合在一起，必要时复合减反增透层，既保证了材料的透光率，又解决材料的导电性问题，从而提高天线的辐射效率。

技术领域

本发明涉及透明天线技术领域，特别是涉及一种石墨烯透明天线及其制备方法。

背景技术

随着无线通信系统的快速发展，其应用场景亦越来越丰富，从而使得无线通信系统对于天线性能的要求越来越多样化。为了使天线获得良好的隐身性、共形性和安全性，1997年，美国国家航空和航天管理局(NASA)的科学家们提出使用光透明薄膜材料来制作透明天线的设想。

光透明薄膜技术提出以后，科学家们开始寻求可用于制作天线的光透明薄膜材料。透光率和表面电阻是衡量一种材料能否用于透明天线的标准，但它们常常是矛盾的关系。2000年，加拿大特伦特大学的Mias利用不同的透明导电材料制作了微带线形式的偶极子天线。利用铝、铜、银、金和ITO光透明薄膜这五种不同的材料制作偶极子天线，并比较其性能。Mias利用蚀刻技术将ITO薄膜印制在玻璃介质上，玻璃介质厚度为0.7mm并同时制作了利用银和金的高导电率金属制作的偶极子天线，因为这两种金属的涂覆厚度很小，在一定程度上是具有光透明特性。将这三种薄金属材料的光透明天线和传统的铜或铝制天线比较，薄金属层制作的天线具有良好的性能，但是光透性较低；利用ITO制作的天线虽然有很高的光透性，但是天线辐射效率低，还需要进一步改进和研究。

近年来的战略新兴材料石墨烯，集优异的光学、电学、力学、化学性能于一身，同时具有很好的高载流子迁移率、无毒性、丰富的资源储量等优势，相对于ITO材料(存在着铟资源短缺昂贵、铟原子扩散、易碎、透过率差、有毒等缺点)，将更适合应用于光透明天线。尤其是石墨烯良好的柔性，将有望实现天线在隐身性、共形性方面的双重要求。受当前化学气相沉积法制备技术的限制，现有方法难以控制石墨烯的晶畴大小、密度、晶格匹配等关键因素，导致当前只能规模化制备出由小晶畴石墨烯拼接而成的多晶石墨烯材料，在多晶石墨烯的晶畴、晶界等缺陷交汇处载流子迁移速率下降，从而难以满足透明天线的要求。

因此，需要寻找一种新的石墨烯透明天线及制备方法，在保证透过率的前提下，解决石墨烯材料的表面电阻问题，以满足其在透明天线领域的技术要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种石墨烯透明天线及其制备方法，用于解决现有技术中透明天线的透光率差、导电性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种石墨烯透明天线的制备方法，包括如下步骤：

1)预处理透明基材；

2)在所述透明基材上形成超薄金属层；

3)将所述超薄金属层制作成预定的天线形状；

4)在所述超薄金属层上形成预定天线形状的石墨烯层，制得所述石墨烯透明天线。

在本发明的一些实施例中，步骤1)中，预处理透明基材的方法依次包括清洗、吹干、烘烤。

在本发明的一些实施例中，步骤1)中，烘烤温度为80℃，时间为30min。

在本发明的一些实施例中，步骤2)中，采用磁控溅射法、真空镀膜法或电镀法在所述透明基材上形成超薄金属层。

在本发明的一些实施例中，步骤3)中，采用光刻法将所述超薄金属层制作成预定天线形状。

在本发明的一些实施例中，步骤3)中，所述光刻法包括涂光刻胶、紫外曝光、显影、刻蚀、去光刻胶。