一种基于纳米软印刷技术批量制备石墨烯气体传感器的方法

摘要

一种基于纳米软印刷技术批量制备石墨烯气体传感器的方法，属于石墨烯传感器的制备领域。为了解决现有技术制备的石墨烯传感器制备技术存在石墨烯形状与尺寸难以控制、制成的石墨烯传感器性能不一致，且不利于微纳米级石墨烯传感器集成的问题，本发明的操作步骤如下：一、石墨烯薄膜的制备；二、制备规则形状的石墨烯（包括还原氧化石墨烯和CVD石墨烯两种不同方法制备的石墨烯）；三、石墨烯的改性；四、批量石墨烯气体传感器的制备。本发明主要用于批量制备石墨烯气体传感器。该方法充分发挥了纳米软光刻技术与二维材料石墨烯的二者的优点，并且制备出的带状石墨烯传感器具有相同的性质，这为石墨烯做传感器的广泛应用与工业化奠定了基础。

主权项

一种基于纳米软印刷技术批量制备石墨烯气体传感器的方法，其特征在于所述方法是按以下步骤完成的：一、石墨烯薄膜的制备：氧化石墨烯薄膜的制备：将氧化石墨烯制成浓度为0.0001~0.0005g/ml的悬浮液，然后在清洗过的带有氧化膜的硅片上滴加一层氧化石墨烯悬浮液，将硅片在30~90℃温度下干燥10min~1h；二、制备规则形状的石墨烯：①、待步骤一中硅片上的氧化石墨烯干燥后在其表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯，旋涂转速为2000~12000r/min；②、将①中旋涂聚甲基丙烯酸甲酯后的硅片放在热台上加热并用带状聚二甲基硅氧烷模板压印聚甲基丙烯酸甲酯膜并在模板上施加0.5~2N/cm2的力，压印30~90s； ③、将②中硅片从热台上取下，在空气中放置2~10min，沿带的方向揭下聚二甲基硅氧烷模板，以等离子刻蚀硅片表面，刻蚀5min~1h；④、将③中的硅片以丙酮蒸汽清洗5h~20h；三、石墨烯的改性：将步骤二中制备的带有规则带状氧化石墨烯的硅片置于管式炉中，在室温条件下将管式炉抽真空后充满惰性气体和还原性气体，将管式炉内的温度从室温加热至300~900℃，在300~900℃温度下持续加热5~50min，将温度降至室温后即可形成规则条状还原氧化石墨；四、批量石墨烯气体传感器的制备：①、将步骤三获得带有规则带状的还原氧化石墨烯的硅片以电极大小为500μm×500μm，电极间距为20μm的铜制掩膜为模板利用真空镀膜机制备金/铬合金电极，沉积的电极总厚度为60~100nm，其中铬层厚10~30nm，金层厚20~70nm；②、镀膜结束后，将器件放在管式炉中，在温度300℃、氩气/氢气气氛中做退火处理，这样即批量制备了基于还原氧化石墨烯的气体传感器。