CN107221371A - 具有空腔的石墨烯基复合薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有空腔的石墨烯基复合薄膜及其制备方法，包括：底层石墨烯薄膜；形成于底层石墨烯薄膜上的多个重复排列的纳米晶图案单元；每个纳米晶图案单元具有第一纳米晶阵列以及位于第一纳米晶阵列周围的第二纳米晶支撑柱；第二纳米晶支撑柱的顶部高于第一纳米晶阵列的顶部；顶层石墨烯薄膜覆盖于纳米晶图案单元顶部，并且与第二纳米晶支撑柱的顶部接触而与第一纳米晶阵列的顶部不接触，多个纳米晶图案单元与顶层石墨烯之间形成多个封闭空腔；其中，每个封闭空腔由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成。本发明的石墨烯基复合薄膜可以应用于天线而获得不同的频率响应，以及用于传感器获得不同的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种空腔的石墨烯基复合薄膜及其制备方法。
背景技术
石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性最好的一种新型纳米材料，其抗拉强度约为普通钢的100倍，可以承受大约2吨的重量，并且具有良好的柔韧性。石墨烯的电子迁移率为硅中电子迁移率的140倍，温度稳定性高，面电阻比铜、银更低，是室温下导电最好的材料。石墨烯的比表面积大，热导率是硅的36倍，使得石墨烯在柔性导电薄膜方面具有重要应用。在光学方法，单层石墨烯对可见光及近红外波段光垂直的吸收率仅为2.3％，对所有波段的光无选择性吸收，对从可见光到太赫兹宽波段的光都有吸收等。
由于石墨烯的上述特性，石墨烯在移动设备、航空航天、新能源电池等诸多领域具有应用潜力。特别是柔性透明器件成为现代器件发展的趋势之一，因此，如何将石墨烯应用于各种柔性透明器件是具有重要意义的。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种具有空腔的石墨烯基复合薄膜及其制备方法，从而使石墨烯在柔性透明器件领域具有更加广泛的应用。
为了达到上述目的，本发明提供了一种具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其包括：
底层石墨烯薄膜；
形成于底层石墨烯薄膜上的多个重复排列的纳米晶图案单元；每个纳米晶图案单元具有第一纳米晶阵列以及位于第一纳米晶阵列周围的第二纳米晶支撑柱；第二纳米晶支撑柱的顶部高于第一纳米晶阵列的顶部；
顶层石墨烯薄膜，覆盖于所述纳米晶图案单元顶部，并且与第二纳米晶支撑柱的顶部接触而与第一纳米晶阵列的顶部不接触，多个纳米晶图案单元与顶层石墨烯之间形成多个封闭空腔；其中，每个封闭空腔由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成。
优选地，单个所述纳米晶图案单元呈圆形、矩形、或蝴蝶结形。
优选地，第一纳米晶阵列呈阿基米德阵列排布，或等间距矩阵排布，或胡蝶结形排布。
优选地，相邻的纳米晶图案单元共用一个或多个第二纳米晶支撑柱，或者相邻纳米晶图案单元的第二纳米晶支撑柱相接触连接。
优选地，相邻的纳米晶图案单元之间设置有机纳米屏蔽材料。
优选地，所述第一纳米晶阵列的材料为金属纳米材料；所述第二纳米晶支撑柱的材料为绝缘材料。
优选地，所述第二纳米晶支撑柱的材料为金属氧化物材料。
优选地，所述第二纳米晶支撑柱的材料与所述第一纳米晶阵列的材料相同。
优选地，所述第一纳米晶阵列采用的为纳米线阵列，所述第二纳米晶支撑柱采用的为纳米柱。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种上述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，其包括：
步骤01：提供一底层石墨烯薄膜；
步骤02：在所述底层石墨烯薄膜上形成一掩膜；并且在掩膜上定义出初始第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
步骤03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的初始第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
步骤04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长初始第二纳米晶支撑柱；
步骤05：去除第一纳米晶阵列区域的掩膜；
步骤06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面以及初始第二纳米晶支撑柱顶部继续生长纳米晶，从而使得初始第二纳米晶支撑柱生长成为最终的第二纳米晶支撑柱，且在暴露的底层石墨烯薄膜表面生长出第一纳米晶阵列；
步骤07：去除剩余的掩膜，并且在所述第一纳米晶阵列上方、所述第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种上述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，其包括：
步骤01：提供一底层石墨烯薄膜；
步骤02：在所述底层石墨烯薄膜上形成一层有机纳米屏蔽材料作为掩膜；并且在掩膜上定义出初始第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
步骤03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的初始第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
步骤04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长初始第二纳米晶支撑柱；
步骤05：去除第一纳米晶阵列区域的掩膜，保留相邻的纳米晶图案单元区域之间的掩膜；
步骤06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面以及第二纳米晶支撑柱顶部继续生长纳米晶，从而使得初始第二纳米晶支撑柱生长成为最终的第二纳米晶支撑柱，且在暴露的底层石墨烯薄膜表面生长出第一纳米晶阵列；
步骤07：在所述第一纳米晶阵列上方、所述第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔，并且在相邻的纳米晶图案单元之间具有机纳米屏蔽材料相隔离。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种上述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，其包括：
步骤01：提供一底层石墨烯薄膜；
步骤02：在所述底层石墨烯薄膜上形成一掩膜；并且在掩膜上定义出第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
步骤03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
步骤04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长第二纳米晶支撑柱；
步骤05：在完成步骤04的结构上覆盖一层新掩膜，并且去除第一纳米晶阵列区域的掩膜和新掩膜；新掩膜将第一纳米晶阵列区域之外的底层石墨烯薄膜掩蔽；
步骤06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面生长第一纳米晶阵列；
步骤07：去除所有的掩膜，并且在所述第一纳米晶阵列上方、所述第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种权利要求1所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，包括：
步骤01：提供一底层石墨烯薄膜；
步骤02：在所述底层石墨烯薄膜上形成一层有机纳米屏蔽材料作为掩膜；并且在掩膜上定义出初始第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
步骤03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
步骤04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长第二纳米晶支撑柱；
步骤05：在完成步骤04的结构上再覆盖一层有机纳米屏蔽材料作为新掩膜，并且去除第一纳米晶阵列区域的掩膜和新掩膜；新掩膜将第一纳米晶阵列区域之外的底层石墨烯薄膜掩蔽；
步骤06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面生长第一纳米晶阵列；
步骤07：去除第二纳米晶支撑柱上方的新掩膜，保留相邻的纳米晶图案单元之间的剩余的有机纳米屏蔽材料，并且在所述第一纳米晶阵列上方、所述第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔，并且在相邻的纳米晶图案单元之间具有机纳米屏蔽材料相隔离。
本发明利用底层石墨烯薄膜、纳米晶阵列、纳米晶支撑柱和顶层石墨烯薄膜共同在石墨烯薄膜间构建多个封闭空腔，由于底层石墨烯薄膜、顶层石墨烯薄膜和纳米晶图案单元均为纳米级，具有较好的柔性，使得封闭空腔可以随底层石墨烯薄膜、顶层石墨烯薄膜和纳米晶图案单元的形变而发生变化，并且，由于第一纳米晶阵列、顶层石墨烯薄膜和底层石墨烯薄膜均具有较高的比表面积，从而使得该石墨烯基复合薄膜对于外界的变化探测更加敏感，灵敏度更高。
当底层石墨烯薄膜、顶层石墨烯薄膜和纳米晶图案单元受到外界刺激时，封闭空腔的体积和形状会随之变化，从而使所产生的光、电信号或者共振频率产生差异，从而提高探测灵敏度，或者获得不同的共振频率，实现共振频率的可调谐性。
首先，由于底层石墨烯薄膜表面与第一纳米晶阵列相连，顶层石墨烯薄膜与第二纳米晶支撑柱相连，当第一纳米晶阵列为半导体材料时，第一纳米晶阵列对于封闭空腔内的温度、压强等变化会产生感知信号，通过底层石墨烯薄膜发送到外界，并且利用封闭空腔来使得入射波长产生谐振，增加信号强度，使得顶层石墨烯薄膜和底层石墨烯薄膜的所发送的电信号产生差异较为明显，从而实现高灵敏度探测的目的。
其次，当第一纳米晶阵列为金属，第二纳米晶支撑柱为绝缘材料时，第二纳米晶支撑柱实现了相邻封闭空腔的隔离，并且通过设置不同的纳米晶图案单元中具有不同高度的第一纳米晶阵列、不同图案的第一纳米晶阵列或不同材料的第一纳米晶阵列，从而获得不同的共振频率，并且利用封闭空腔来使得入射波长产生谐振，增加信号强度，实现有效的多频率收发或探测，提高器件的应用灵活性。
因此，本发明的具有空腔的石墨烯基复合薄膜，可以应用于光电领域作为天线、传感器等，从而扩宽了石墨烯薄膜的应用；当用于天线时，可以通过调整纳米晶图案单元的形貌以及封闭空腔的形貌来获得对不同频率的光响应，当用于传感器时，可以通过调整纳米晶图案单元的形貌以及封闭空腔的形貌来获得较高的灵敏度。通过调整石墨烯薄膜的层数，可以获得透明且具有良好柔性的复合薄膜，从而使得本发明的石墨烯基复合薄膜可以弯曲成不同的形状，进一步扩宽了石墨烯薄膜的应用领域。
附图说明
图1为本发明的实施例一的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中的纳米晶图案单元的截面结构示意图
图2为本发明的实施例一的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中的一种纳米晶图案单元的截面结构示意图
图3为本发明的实施例一的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中的一种纳米晶图案单元的俯视结构示意图
图4为本发明的实施例一的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中的一种纳米晶图案单元的俯视结构示意图
图5为本发明的实施例一的石墨烯基复合薄膜的一种制备方法的流程示意图
图6为本发明的实施例一的石墨烯基复合薄膜的另一种制备方法的流程示意图
图7为本发明的实施例二的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中的纳米晶图案单元的截面结构示意图
图8为本发明的实施例二的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中的一种纳米晶图案单元的截面结构示意图
图9为本发明的实施例二的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中的一种纳米晶图案单元的俯视结构示意图
图10为本发明的实施例二的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中的一种纳米晶图案单元的俯视结构示意图
图11为本发明的实施例二的石墨烯基复合薄膜的一种制备方法的流程示意图
图12为本发明的实施例一的石墨烯基复合薄膜的另一种制备方法的流程示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
实施例一
以下结合附图1～6和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1，本实施例的一种具有空腔的石墨烯基复合薄膜，包括：底层石墨烯薄膜101，形成于底层石墨烯薄膜101上的多个重复排列的纳米晶图案单元103，以及顶层石墨烯薄膜102。
每个纳米晶图案单元103具有第一纳米晶阵列1032以及位于第一纳米晶阵列1032周围的第二纳米晶支撑柱1031；第二纳米晶支撑柱1031的顶部高于第一纳米晶阵列1032的顶部；如图1所示，第一纳米晶阵列1032有可以但不限于等间距排布的纳米线阵列构成，第二纳米晶支撑柱1031为纳米柱。这里的第二纳米晶支撑柱1031用于支撑顶层石墨烯薄膜102，因此，较佳的，第二纳米晶支撑柱1031的直径大于第一纳米晶阵列3032的纳米线的直径，从而对顶层石墨烯薄膜102进行有效支撑，然则，本实施例中，为了保持较高的光透过率，顶层石墨烯薄膜102采用单原子层或多个原子层的厚度，质量非常轻，多个单根第二纳米晶支撑柱1031完全可以将顶层石墨烯薄膜102支撑起来。
请再次参阅图1，顶层石墨烯薄膜102覆盖于纳米晶图案单元103顶部，并且与第二纳米晶支撑柱1031的顶部接触而与第一纳米晶阵列1032的顶部不接触，多个纳米晶图案单元103与顶层石墨烯薄膜102之间形成多个封闭空腔；其中，每个封闭空腔由顶层石墨烯薄膜102、第二纳米晶支撑柱1031、第一纳米晶阵列1032之间围成。这样，由于第二纳米晶支撑柱1031决定封闭空腔的高度，第一纳米晶阵列1032的面积决定封闭空腔的底部面积，那么，第一纳米晶阵列1032和第二纳米晶支撑柱1031共同决定了封闭空腔的体积，可以根据不同的应用领域来调整第一纳米晶阵列1032和第二纳米晶支撑柱1031的高度差、以及第一纳米晶阵列1032的面积。当本实施例的石墨烯基复合薄膜用于天线时，第一纳米晶阵列1032的高度为第二纳米晶支撑柱1031的高度的20～50％，利用电压来调控底层石墨烯薄膜101的接收或发射频率，并且调控第一纳米晶阵列1032的接收或发射频率，从而能够更加有效的接收或发射所需频率。当本实施例的石墨烯基复合薄膜用于压力传感器时，第一纳米晶阵列1032的高度与第二纳米晶支撑柱1031的高度的比例可以高达90％，甚至第一纳米晶阵列1032与顶层石墨烯薄膜102相接触，来实现有效的探测。当本实施例的石墨烯基复合薄膜用于透明材质或器件上时，需要较高的光透过率，此时，第一纳米晶阵列1032的高度与第二纳米晶支撑柱1031的高度不大于10％，较佳的，第一纳米晶阵列1032的高度为2～10nm，从而确保良好的光透过率和透明度。
这里，请参阅图2～4，需要说明的是，图2～4中，黑色表示底层石墨烯薄膜101，白色圆表示第一纳米晶阵列中的纳米线，这里为了表达清楚简要，图2～4中只显示了位于第一纳米晶阵列底部的底层石墨烯薄膜101。本实施例中，纳米晶图案单元103的形貌可以有很多种，例如，如图2所示，单个纳米晶图案单元103的形貌可以呈圆形，此时，第一纳米晶阵列1032可以呈阿基米德螺旋形排布，从而增强对不同频率的响应，第二纳米晶支撑柱1031围绕第一纳米晶阵列1032呈圆环形；再例如，如图3所示，单个纳米晶图案单元103的形貌可以呈矩形，此时，第一纳米晶阵列1032中呈等间距矩阵排布，从而增强对不同频率的响应，第二纳米晶支撑柱1031围绕第一纳米晶阵列1032呈矩形环；再例如，如图4所示，单个纳米晶图案单元103的形貌可以呈两侧对称的蝴蝶结形，此时，第一纳米晶阵列1032中呈等间距三角形阵列排布，从而增强对不同频率的响应，第二纳米晶支撑柱1031围绕第一纳米晶阵列1032也呈对称的蝴蝶结形；这些形貌使得本实施例的石墨烯基复合薄膜更加有利于用于天线，因为圆形、矩形和蝴蝶结型在石墨烯基复合薄膜通电时分别能够对不同的频率产生不同的响应，使得石墨烯基复合薄膜的应用更加灵活。本实施例中，如图2～4所示，相邻的纳米晶图案单元103共用一个或多个第二纳米晶支撑柱1031，或者相邻纳米晶图案单元103的第二纳米晶支撑柱1031相接触连接，从而使得相邻的环形相交(如图2所示的第二纳米晶支撑柱1031)或相切、相邻的矩形具有共用边(如图3所示的第二纳米晶支撑柱1031)、或者相邻的蝴蝶结形具有共用边(如图4所示的第二纳米晶支撑柱1031)。本实施例中，当第一纳米晶阵列1032的材料为金属纳米材料，例如，钛金属，铜金属等；第二纳米晶支撑柱1031的材料为绝缘材料，可以为金属氧化物材料，例如氧化锌等。当本实施例的石墨烯基复合薄膜用于天线时，采用绝缘材料的第二纳米晶支撑柱1031可以起到隔离相邻的纳米晶图案单元103的作用，避免相邻纳米晶图案单元103之间的串扰，使得每个纳米晶图案单元103可以应用于不同的频率并且避免相互串扰，或者，不同的纳米晶图案单元103的第一纳米晶阵列1032的材料不相同，从而获得对不同频率的收集或发射。当本实施例的石墨烯基复合薄膜用于传感器时，第二纳米晶支撑柱1031的材料可以与第一纳米晶阵列1032的材料相同，使得所有的纳米晶图案单元103共同进行探测，底层石墨烯薄膜101和顶层石墨烯薄膜102作为下电极和上电极；当然，第二纳米晶支撑柱1031的材料也可以与第一纳米晶阵列1032的材料不相同，只要是能够用于使第一纳米晶阵列1032和第二纳米晶支撑柱1031均能够进行电传导即可。
请参阅图5，本实施例中，针对上述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，可以采取如下过程：
步骤A01：提供一底层石墨烯薄膜；
具体的，这里的底层石墨烯薄膜可以为单原子层石墨烯薄膜，也可以为2～3层原子层石墨烯薄膜；本实施例中，底层石墨烯薄膜可以但不限于在铜基底上采用化学气相沉积法、热分解法来制备，制备好的底层石墨烯薄膜利用PMMA来吸附并且与铜基底剥离开来，然后，在夹持PMMA将底层石墨烯薄膜转移到另一个基底上，例如，硅衬底、石英衬底等，后续步骤A02～A07的制备过程中均携带有该基底，在步骤A07之后，将该基底去除即可，由于基底只是起到吃撑作用，因此，后续步骤A02～A07的描述中不再描述基底。
步骤A02：在底层石墨烯薄膜上形成一掩膜；并且在掩膜上定义出初始第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
具体的，可以但不限于采用旋涂等工艺在底层石墨烯薄膜上形成掩膜，掩膜的材料可以是有机掩膜，例如光刻胶，也可以是无机掩膜。这里，较佳的采用有机掩膜，因为有机掩膜的刻蚀选择比与第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶支撑柱、石墨烯材料相差很大，可以较容易去除。
步骤A03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
具体的，可以采用光刻工艺在光刻胶掩膜中刻蚀出第二纳米晶支撑柱图案。
步骤A04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长第二纳米晶支撑柱；
具体的，这里，第二纳米晶支撑柱的形貌的纳米柱，第二纳米晶支撑柱的材料可以为氧化物绝缘介质，可以但不限于采用水溶液法、化学气相沉积法、电化学镀法等来生长第二纳米晶支撑柱，较佳的，采用水溶液法，因为水溶液法的生长温度低，不会对底层石墨烯薄膜和光刻胶掩膜造成破坏或者破坏程度较轻微。
步骤A05：在完成步骤A04的结构上覆盖一层新掩膜，并且去除第一纳米晶阵列区域的掩膜和新掩膜；新掩膜将第一纳米晶阵列区域之外的底层石墨烯薄膜掩蔽；
具体的，可以但不限于采用旋涂方法再覆盖新掩膜，新掩膜的材料可以和步骤A02的掩膜的材料相同，均为光刻胶，然后，采用光刻工艺去除第一纳米晶阵列区域的所有光刻胶暴露出第一纳米晶阵列区域下方的底层石墨烯薄膜；新的光刻胶将第一纳米晶阵列区域志气的底层石墨烯薄膜遮挡住。
步骤A06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面生长第一纳米晶阵列；
具体的，这里的第一纳米晶阵列的第一纳米晶的形貌为纳米线，可以但不限于采用水溶液法、化学气相沉积法、电化学镀法等来生长第一纳米晶阵列，较佳的，采用水溶液法，因为水溶液法的生长温度低，不会对底层石墨烯薄膜和光刻胶掩膜造成破坏或者破坏程度较轻微。
步骤A07：去除所有的掩膜，并且在第一纳米晶阵列上方、第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔。
具体的，可以但不限于采用湿法腐蚀的方法去除所有光刻胶，然后，可以采用常规的石墨烯转移工艺，把顶层石墨烯薄膜覆盖在第一纳米晶阵列上方、第二纳米晶支撑柱顶部，第二纳米晶支撑柱顶部支撑顶层石墨烯薄膜，从而在顶层石墨烯薄膜与第一纳米晶阵列之间形成封闭空腔。顶层石墨烯薄膜可以为单原子层厚度、2～3原子层厚度，从而确保顶层石墨烯薄膜的光透过率。
请参阅图6，本实施例中，针对上述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中，当第一纳米晶阵列的材料和第二纳米晶支撑柱的材料相同时，还可以采取如下制备方法：
步骤B01：提供一底层石墨烯薄膜；
具体的，这里的底层石墨烯薄膜可以为单原子层石墨烯薄膜，也可以为2～3层原子层石墨烯薄膜；本实施例中，底层石墨烯薄膜可以但不限于在铜基底上采用化学气相沉积法、热分解法来制备，制备好的底层石墨烯薄膜利用PMMA来吸附并且与铜基底剥离开来，然后，在夹持PMMA将底层石墨烯薄膜转移到另一个基底上，例如，硅衬底、石英衬底等，后续步骤B02～B07的制备过程中均携带有该基底，在步骤B07之后，将该基底去除即可，由于基底只是起到吃撑作用，因此，后续步骤B02～B07的描述中不再描述基底。
步骤B02：在底层石墨烯薄膜上形成一掩膜；并且在掩膜上定义出初始第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
具体的，可以但不限于采用旋涂等工艺在底层石墨烯薄膜上形成掩膜，掩膜的材料可以是有机掩膜，例如光刻胶，也可以是无机掩膜。这里，较佳的采用有机掩膜，因为有机掩膜的刻蚀选择比与第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶支撑柱、石墨烯材料相差很大，可以较容易去除。
步骤B03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的初始第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
具体的，可以采用光刻工艺在光刻胶掩膜中刻蚀出初始第二纳米晶支撑柱图案。这里需要说明的是，由于后续生长第一纳米晶阵列时，初始第二纳米晶支撑柱继续生长，因此，初始第二纳米晶支撑柱图案的直径比所需的第二纳米晶支撑柱的直径要小。
步骤B04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长初始第二纳米晶支撑柱；
具体的，这里，第二纳米晶支撑柱的形貌的纳米柱，第二纳米晶支撑柱的材料可以为氧化物绝缘介质，可以但不限于采用水溶液法、化学气相沉积法、电化学镀法等来生长第二纳米晶支撑柱，较佳的，采用水溶液法，因为水溶液法的生长温度低，不会对底层石墨烯薄膜和光刻胶掩膜造成破坏或者破坏程度较轻微。
步骤B05：去除第一纳米晶阵列区域的掩膜；
具体的，可以但不限于采用光刻工艺将第一纳米晶阵列区域的光刻胶去除掉。
步骤B06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面以及初始第二纳米晶支撑柱顶部继续生长纳米晶，从而使得初始第二纳米晶支撑柱生长成为最终的第二纳米晶支撑柱，且在暴露的底层石墨烯薄膜表面生长出第一纳米晶阵列；
具体的，这里的第一纳米晶阵列的第一纳米晶的形貌为纳米线，可以但不限于采用水溶液法、化学气相沉积法、电化学镀法等来生长第一纳米晶阵列，较佳的，采用水溶液法，因为水溶液法的生长温度低，不会对底层石墨烯薄膜和光刻胶掩膜造成破坏或者破坏程度较轻微。
需要说明的是，由于第一纳米晶阵列生长的过程中，初始第二纳米晶支撑柱也暴露在生长环境中，初始第二纳米晶支撑柱也在第一纳米晶阵列生长的同时继续生长，使得初始第二纳米晶支撑柱长高，直径也变大，从而最终形成所需的尺寸的第二纳米晶支撑柱以及第一纳米晶阵列，关于第一纳米晶阵列和初始第二纳米晶支撑柱的生长的监控可以通过调整反应时间、反应压强、反应温度等工艺条件来控制。
步骤B07：去除剩余的掩膜，并且在第一纳米晶阵列上方、第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔。
具体的，可以但不限于采用湿法腐蚀的方法去除所有光刻胶，然后，可以采用常规的石墨烯转移工艺，把顶层石墨烯薄膜覆盖在第一纳米晶阵列上方、第二纳米晶支撑柱顶部，第二纳米晶支撑柱顶部支撑顶层石墨烯薄膜，从而在顶层石墨烯薄膜与第一纳米晶阵列之间形成封闭空腔。顶层石墨烯薄膜可以为单原子层厚度或两至三层原子层厚度，从而确保顶层石墨烯薄膜的光透过率。
本实施例的封闭空腔的设置，可以应用于更多的光电器件中，例如，可以作为谐振腔、可以作为压力探测腔、可以作为天线响应的空腔等等，本领域技术人员将本实施例的石墨烯基复合薄膜中的封闭空腔的排列做出合理变形即可应用于不同场合。
此外，本实施例的石墨烯基复合薄膜还具有良好的柔韧性，可以应用于柔性器件中。
实施例二
以下结合附图7～12和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图7，本实施例二的具有空腔的石墨烯基复合薄膜包括：底层石墨烯薄膜201，形成于底层石墨烯薄膜201上的多个重复排列的纳米晶图案单元203，以及顶层石墨烯薄膜202。每个纳米晶图案单元203具有第一纳米晶阵列2032以及位于第一纳米晶阵列2032周围的第二纳米晶支撑柱2031。本实施例二的石墨烯基复合薄膜与实施例一的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的区别在于：本实施例二中，纳米晶图案单元203之间设置了有机纳米屏蔽材料204。具体的，有机纳米屏蔽材料204设置在相邻的不同纳米晶图案单元203的第二纳米晶支撑柱2031之间。
请参阅图8～10，需要说明的是，黑色表示底层石墨烯薄膜101，白色圆表示第一纳米晶阵列中的纳米线，为了表达清楚简要，图8～10中只显示了位于第一纳米晶阵列底部的底层石墨烯薄膜201。这里，纳米晶图案单元203的形貌可以有很多种，例如单个纳米晶图案单元203的形貌可以呈圆形，如图8所示，相应第一纳米晶阵列2032可以呈阿基米德螺旋形排布，第二纳米晶支撑柱2031围绕第一纳米晶阵列2032呈圆环形；单个纳米晶图案单元203的形貌可以呈矩形，如图9所示，相应的第一纳米晶阵列2032中呈等间距矩阵排布，第二纳米晶支撑柱2031围绕第一纳米晶阵列2032呈矩形环；单个纳米晶图案单元203的形貌还可以呈两侧对称的蝴蝶结形，如图10所示，相应的第一纳米晶阵列2032中呈等间距三角形阵列排布，第二纳米晶支撑柱2031矩形围绕第一纳米晶阵列2032也呈对称的蝴蝶结形。本实施例中的纳米晶图案单元203周围被有机纳米屏蔽材料204所包围，防止纳米晶图案单元203之间的信号串扰。
需要说明的是，本实施例二中的多个纳米晶图案单元203还可以排列呈不同的形状或矩阵来响应不同的频率，根据检测环境获得不同的灵敏度。
请参阅图11，本实施例中，针对本实施例二的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，可以采取如下过程：
步骤C01：提供一底层石墨烯薄膜；
具体的，这里的底层石墨烯薄膜可以为单原子层石墨烯薄膜，也可以为2～3层原子层石墨烯薄膜。本实施例中，底层石墨烯薄膜可以但不限于在铜基底上采用化学气相沉积法、热分解法来制备，制备好的底层石墨烯薄膜利用PMMA来吸附并且与铜基底剥离开来，然后，在夹持PMMA将底层石墨烯薄膜转移到另一个基底上，例如，硅衬底、石英衬底等，后续步骤C02～C07的制备过程中均携带有该基底，在步骤C07之后，将该基底去除即可，由于基底只是起到吃撑作用，因此，后续步骤C02～C07的描述中不再描述基底。
步骤C02：在底层石墨烯薄膜上形成一层有机纳米屏蔽材料作为掩膜；并且在掩膜上定义出第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
具体的，可以但不限于采用旋涂等工艺在底层石墨烯薄膜上形成有机纳米屏蔽材料作为掩膜。此外，有机纳米屏蔽材料的刻蚀选择比与第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶支撑柱、石墨烯材料相差很大，可以较容易去除。这里的有机纳米屏蔽材料可以用于相邻纳米晶图案单元之间的电磁波、频率等串扰。
步骤C03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
具体的，针对有机屏蔽材料的刻蚀，可以采用光刻和刻蚀工艺，在有机屏蔽材料上涂覆光刻胶，经光刻工艺，在光刻胶中刻蚀出纳米晶图案单元的图案，再采用等离子体干法刻蚀，在有机屏蔽材料中刻蚀出纳米晶图案单元的图案。然后，去除光刻胶。
步骤C04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长第二纳米晶支撑柱；
具体的，这里，第二纳米晶支撑柱的形貌的纳米柱，第二纳米晶支撑柱的材料可以为氧化物绝缘介质，可以但不限于采用水溶液法、化学气相沉积法、电化学镀法等来生长第二纳米晶支撑柱，较佳的，采用水溶液法，因为水溶液法的生长温度低，不会对底层石墨烯薄膜和光刻胶掩膜造成破坏或者破坏程度较轻微。
步骤C05：在完成步骤C04的结构上再覆盖一层有机纳米屏蔽材料作为新掩膜，并且去除第一纳米晶阵列区域的掩膜和新掩膜；新掩膜将第一纳米晶阵列区域之外的底层石墨烯薄膜掩蔽；
具体的，可以但不限于采用旋涂方法再覆盖新的有机纳米屏蔽材料作为新掩膜，然后，采用光刻和刻蚀工艺去除第一纳米晶阵列区域的所有的有机纳米屏蔽材料包括新的有机纳米屏蔽材料从而暴露出第一纳米晶阵列区域下方的底层石墨烯薄膜；最后去除光刻胶；新的有机纳米屏蔽材料将第一纳米晶阵列区域志气的底层石墨烯薄膜遮挡住。
步骤C06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面生长第一纳米晶阵列；
具体的，这里的第一纳米晶阵列的第一纳米晶的形貌为纳米线，可以但不限于采用水溶液法、化学气相沉积法、电化学镀法等来生长第一纳米晶阵列，较佳的，采用水溶液法，因为水溶液法的生长温度低，不会对底层石墨烯薄膜和光刻胶掩膜造成破坏或者破坏程度较轻微。
步骤C07：去除第二纳米晶支撑柱上方的新掩膜，保留相邻的纳米晶图案单元之间的剩余的有机纳米屏蔽材料，并且在第一纳米晶阵列上方、第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔，并且在相邻的纳米晶图案单元之间具有机纳米屏蔽材料相隔离。
具体的，可以采用光刻胶掩膜将相邻的纳米晶图案单元之间的区域保护起来，光刻胶掩膜在第二纳米晶支撑柱上方留有开口，再采用湿法腐蚀工艺去除第二纳米晶支撑柱上方的新有机纳米屏蔽材料，从而在相邻的纳米晶图案单元之间保留有剩余的有机纳米屏蔽才来材料；然后，可以采用常规的石墨烯转移工艺，把顶层石墨烯薄膜覆盖在第一纳米晶阵列上方、第二纳米晶支撑柱顶部，第二纳米晶支撑柱顶部支撑顶层石墨烯薄膜，从而在顶层石墨烯薄膜与第一纳米晶阵列之间形成封闭空腔。顶层石墨烯薄膜可以为单原子层厚度或两至三层原子层厚度，从而确保顶层石墨烯薄膜的光透过率。
请参阅图12，本实施例二中，针对本实施例二的具有空腔的石墨烯基复合薄膜中，当第一纳米晶阵列的材料和第二纳米晶支撑柱的材料相同时，还可以采取如下制备方法：
步骤D01：提供一底层石墨烯薄膜；
具体的，这里的底层石墨烯薄膜可以为单原子层石墨烯薄膜，也可以为2～3层原子层石墨烯薄膜。本实施例中，底层石墨烯薄膜可以但不限于在铜基底上采用化学气相沉积法、热分解法来制备，制备好的底层石墨烯薄膜利用PMMA来吸附并且与铜基底剥离开来，然后，在夹持PMMA将底层石墨烯薄膜转移到另一个基底上，例如，硅衬底、石英衬底等，后续步骤D02～D07的制备过程中均携带有该基底，在步骤D07之后，将该基底去除即可，由于基底只是起到吃撑作用，因此，后续步骤D02～D07的描述中不再描述基底。
步骤D02：在底层石墨烯薄膜上形成一层有机纳米屏蔽材料作为掩膜；并且在掩膜上定义出初始第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
具体的，可以但不限于采用旋涂等工艺在底层石墨烯薄膜上形成有机纳米屏蔽材料作为掩膜。此外，有机纳米屏蔽材料的刻蚀选择比与第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶支撑柱、石墨烯材料相差很大，可以较容易去除。这里的有机纳米屏蔽材料可以用于相邻纳米晶图案单元之间的电磁波、频率等串扰。
步骤D03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的初始第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
具体的，针对有机纳米屏蔽材料的刻蚀，可以采用光刻和刻蚀工艺，在有机屏蔽材料上涂覆光刻胶，经光刻工艺，在光刻胶中刻蚀出纳米晶图案单元的图案，再采用等离子体干法刻蚀，在有机屏蔽材料中刻蚀出纳米晶图案单元的图案。然后，去除光刻胶。
步骤D04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长初始第二纳米晶支撑柱；
具体的，这里，第二纳米晶支撑柱的形貌的纳米柱，第二纳米晶支撑柱的材料可以为氧化物绝缘介质，可以但不限于采用水溶液法、化学气相沉积法、电化学镀法等来生长第二纳米晶支撑柱，较佳的，采用水溶液法，因为水溶液法的生长温度低，不会对底层石墨烯薄膜和光刻胶掩膜造成破坏或者破坏程度较轻微。
步骤D05：去除第一纳米晶阵列区域的掩膜，保留相邻的纳米晶图案单元区域之间的掩膜；
具体的，可以但不限于采用光刻胶掩膜来覆盖在相邻纳米晶图案单元区域之间，光刻胶掩膜中具有开口以暴露出第一纳米晶阵列区域，从而将第一纳米晶阵列区域的有机纳米屏蔽材料去除掉，保留相邻的纳米晶图案单元区域之间的有机纳米屏蔽材料，最后去除残留光刻胶。
步骤D06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面以及第二纳米晶支撑柱顶部继续生长纳米晶，从而使得初始第二纳米晶支撑柱生长成为最终的第二纳米晶支撑柱，且在暴露的底层石墨烯薄膜表面生长出第一纳米晶阵列；
具体的，这里的第一纳米晶阵列的第一纳米晶的形貌为纳米线，可以但不限于采用水溶液法、化学气相沉积法、电化学镀法等来生长第一纳米晶阵列，较佳的，采用水溶液法，因为水溶液法的生长温度低，不会对底层石墨烯薄膜和光刻胶掩膜造成破坏或者破坏程度较轻微。
需要说明的是，由于第一纳米晶阵列生长的过程中，初始第二纳米晶支撑柱也暴露在生长环境中，初始第二纳米晶支撑柱也在第一纳米晶阵列生长的同时继续生长，使得初始第二纳米晶支撑柱长高，直径也变大，从而最终形成所需的尺寸的第二纳米晶支撑柱以及第一纳米晶阵列，关于第一纳米晶阵列和初始第二纳米晶支撑柱的生长的监控可以通过调整反应时间、反应压强、反应温度等工艺条件来控制。
步骤D07：在第一纳米晶阵列上方、第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔，以及在相邻的纳米晶图案单元之间具有机纳米屏蔽材料相隔离。
具体的，可以采用常规的石墨烯转移工艺，把顶层石墨烯薄膜覆盖在第一纳米晶阵列上方、第二纳米晶支撑柱顶部，第二纳米晶支撑柱顶部支撑顶层石墨烯薄膜，从而在顶层石墨烯薄膜与第一纳米晶阵列之间形成封闭空腔。由于比州D05中保留了相邻的纳米晶图案单元区域之间的有机纳米屏蔽材料，该保留的有机纳米屏蔽材料用于隔离相邻的纳米晶图案单元。这里的顶层石墨烯薄膜可以为单原子层厚度或两至三层原子层厚度，从而确保顶层石墨烯薄膜的光透过率。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
Claims (13)
1.一种具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其特征在于，包括：
底层石墨烯薄膜；
形成于底层石墨烯薄膜上的多个重复排列的纳米晶图案单元；每个纳米晶图案单元具有第一纳米晶阵列以及位于第一纳米晶阵列周围的第二纳米晶支撑柱；第二纳米晶支撑柱的顶部高于第一纳米晶阵列的顶部；
顶层石墨烯薄膜，覆盖于所述纳米晶图案单元顶部，并且与第二纳米晶支撑柱的顶部接触而与第一纳米晶阵列的顶部不接触，多个纳米晶图案单元与顶层石墨烯之间形成多个封闭空腔；其中，每个封闭空腔由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成。
2.根据权利要求1所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其特征在于，单个所述纳米晶图案单元呈圆形、矩形、或蝴蝶结形。
3.根据权利要求2所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其特征在于，第一纳米晶阵列呈阿基米德阵列排布，或等间距矩阵排布，或胡蝶结形排布。
4.根据权利要求1所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其特征在于，相邻的纳米晶图案单元共用一个或多个第二纳米晶支撑柱，或者相邻纳米晶图案单元的第二纳米晶支撑柱相接触连接。
5.根据权利要求1所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其特征在于，相邻的纳米晶图案单元之间设置有机纳米屏蔽材料。
6.根据权利要求1所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其特征在于，所述第一纳米晶阵列的材料为金属纳米材料；所述第二纳米晶支撑柱的材料为绝缘材料。
7.根据权利要求6所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其特征在于，所述第二纳米晶支撑柱的材料为金属氧化物材料。
8.根据权利要求1所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其特征在于，所述第二纳米晶支撑柱的材料与所述第一纳米晶阵列的材料相同。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜，其特征在于，所述第一纳米晶阵列采用的为纳米线阵列，所述第二纳米晶支撑柱采用的为纳米柱。
10.一种权利要求1所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
步骤01：提供一底层石墨烯薄膜；
步骤02：在所述底层石墨烯薄膜上形成一掩膜；并且在掩膜上定义出初始第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
步骤03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的初始第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
步骤04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长初始第二纳米晶支撑柱；
步骤05：去除第一纳米晶阵列区域的掩膜；
步骤06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面以及初始第二纳米晶支撑柱顶部继续生长纳米晶，从而使得初始第二纳米晶支撑柱生长成为最终的第二纳米晶支撑柱，且在暴露的底层石墨烯薄膜表面生长出第一纳米晶阵列；
步骤07：去除剩余的掩膜，并且在所述第一纳米晶阵列上方、所述第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔。
11.一种权利要求5所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
步骤01：提供一底层石墨烯薄膜；
步骤02：在所述底层石墨烯薄膜上形成一层有机纳米屏蔽材料作为掩膜；并且在掩膜上定义出初始第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
步骤03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的初始第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
步骤04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长初始第二纳米晶支撑柱；
步骤05：去除第一纳米晶阵列区域的掩膜，保留相邻的纳米晶图案单元区域之间的掩膜；
步骤06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面以及第二纳米晶支撑柱顶部继续生长纳米晶，从而使得初始第二纳米晶支撑柱生长成为最终的第二纳米晶支撑柱，且在暴露的底层石墨烯薄膜表面生长出第一纳米晶阵列；
步骤07：在所述第一纳米晶阵列上方、所述第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔，并且在相邻的纳米晶图案单元之间具有机纳米屏蔽材料相隔离。
12.一种权利要求1所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
步骤01：提供一底层石墨烯薄膜；
步骤02：在所述底层石墨烯薄膜上形成一掩膜；并且在掩膜上定义出第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
步骤03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
步骤04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长第二纳米晶支撑柱；
步骤05：在完成步骤04的结构上覆盖一层新掩膜，并且去除第一纳米晶阵列区域的掩膜和新掩膜；新掩膜将第一纳米晶阵列区域之外的底层石墨烯薄膜掩蔽；
步骤06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面生长第一纳米晶阵列；
步骤07：去除所有的掩膜，并且在所述第一纳米晶阵列上方、所述第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔。
13.一种权利要求5所述的具有空腔的石墨烯基复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
步骤01：提供一底层石墨烯薄膜；
步骤02：在所述底层石墨烯薄膜上形成一层有机纳米屏蔽材料作为掩膜；并且在掩膜上定义出初始第二纳米晶支撑柱图案区域以及第一纳米晶阵列区域；
步骤03：在掩膜中刻蚀出纳米晶图案单元中的第二纳米晶支撑柱图案，以暴露出底层石墨烯薄膜；
步骤04：在暴露的底层石墨烯薄膜上生长第二纳米晶支撑柱；
步骤05：在完成步骤04的结构上再覆盖一层有机纳米屏蔽材料作为新掩膜，并且去除第一纳米晶阵列区域的掩膜和新掩膜；新掩膜将第一纳米晶阵列区域之外的底层石墨烯薄膜掩蔽；
步骤06：在第一纳米晶阵列区域暴露的底层石墨烯薄膜表面生长第一纳米晶阵列；
步骤07：去除第二纳米晶支撑柱上方的新掩膜，保留相邻的纳米晶图案单元之间的剩余的有机纳米屏蔽材料，并且在所述第一纳米晶阵列上方、所述第二纳米晶支撑柱顶部覆盖顶层石墨烯薄膜，从而由顶层石墨烯薄膜、第二纳米晶支撑柱、第一纳米晶阵列之间围成封闭空腔，并且在相邻的纳米晶图案单元之间具有机纳米屏蔽材料相隔离。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109581059A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-05 | 南京邮电大学 | 一种基于石墨烯/上转换发光纳米晶体复合材料的可变电阻传感器的制备方法 |
| CN111024281A (zh) * | 2018-10-09 | 2020-04-17 | 中国移动通信集团设计院有限公司 | 一种压力传感装置、制备方法和压力传感系统 |
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| CN108534921B (zh) * | 2018-03-26 | 2021-01-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 压力传感器、显示装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102856139A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-02 | 福州大学 | 一种基于石墨烯的表面传导电子发射源 |
| US20140203896A1 (en) * | 2012-06-01 | 2014-07-24 | Purdue Research Foundation | Tunable Cavity Resonator Including A Plurality of MEMS Beams |
| CN105009309A (zh) * | 2013-01-29 | 2015-10-28 | 三星电子株式会社 | 制造纳米结构半导体发光器件的方法 |
| CN105324841A (zh) * | 2013-02-06 | 2016-02-10 | 伊利诺伊大学评议会 | 用于可拉伸的电子器件的自相似和分形设计 |
| CN106155416A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-11-23 | 无锡格菲电子薄膜科技有限公司 | 一种复合膜触控传感器及其制备方法 |
| CN106348244A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-01-25 | 全普光电科技(上海)有限公司 | 一种石墨烯基纳米线复合结构及其制备方法 |
| CN106409518A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-02-15 | 全普光电科技(上海)有限公司 | 石墨烯基复合薄膜、自清洁太阳能薄膜电池及制备方法 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140203896A1 (en) * | 2012-06-01 | 2014-07-24 | Purdue Research Foundation | Tunable Cavity Resonator Including A Plurality of MEMS Beams |
| CN102856139A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-02 | 福州大学 | 一种基于石墨烯的表面传导电子发射源 |
| CN105009309A (zh) * | 2013-01-29 | 2015-10-28 | 三星电子株式会社 | 制造纳米结构半导体发光器件的方法 |
| CN105324841A (zh) * | 2013-02-06 | 2016-02-10 | 伊利诺伊大学评议会 | 用于可拉伸的电子器件的自相似和分形设计 |
| CN106155416A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-11-23 | 无锡格菲电子薄膜科技有限公司 | 一种复合膜触控传感器及其制备方法 |
| CN106348244A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-01-25 | 全普光电科技(上海)有限公司 | 一种石墨烯基纳米线复合结构及其制备方法 |
| CN106409518A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-02-15 | 全普光电科技(上海)有限公司 | 石墨烯基复合薄膜、自清洁太阳能薄膜电池及制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张番;刘芳;陈爱英;刘颍龙;: "磁控溅射法制备纳米晶钛薄膜工艺研究" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111024281A (zh) * | 2018-10-09 | 2020-04-17 | 中国移动通信集团设计院有限公司 | 一种压力传感装置、制备方法和压力传感系统 |
| CN109581059A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-05 | 南京邮电大学 | 一种基于石墨烯/上转换发光纳米晶体复合材料的可变电阻传感器的制备方法 |
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