TW201331127A - 圖案化石墨烯製備方法 - Google Patents

Abstract

一種圖案化石墨烯製備方法，主要利用一微影蝕刻製程得到一圖案化石墨烯。先提供一基板，接著於該基板上形成一觸媒層，然後，在該觸媒層上形成一碳層，並加熱該碳層至一合成溫度，使該碳層轉化為石墨烯，其中，可於形成該碳層前，對該觸媒層進行該微影蝕刻製程；或於加熱前，對該碳層進行該微影蝕刻製程；亦可於加熱後，對該石墨烯進行該微影蝕刻製程。相較於一般使用的雷射蝕刻製程，該微影蝕刻製程具備高生產速度、成本低廉及適合製作大面積圖案化石墨烯等優點。

Description

圖案化石墨烯製備方法

本發明有關一種石墨烯的製備方法，尤指一種具有圖案化結構之石墨烯的製備方法。

石墨烯係碳的一種同素異形體(Allotrope)，為碳原子以六方蜂巢晶格排列形成之二維材料，就性質而言，石墨烯具備透明、高導電、高熱傳導、高強度-重量比(Strength-to-weight ratio)與良好的延展性等特點，因此，學術界及業界皆相繼針對石墨烯投入大量的研發，盼能導入現有的電子元件製程，以藉由其特性提升整體效能，以石墨烯的應用而論，目前主要應用方向包括電晶體、鋰離子電池的電極材料、光偵測器及用於觸控面板、發光二極體或太陽能電池的透明電極等等。

習知石墨烯製備方法如美國專利公開第US 2010/0237296號，揭示一種於高沸點溶劑中單層石墨氧化物的還原成石墨，先將單層石墨氧化物分散於水中而形成一分散液，接著，將一溶劑添加至該分散液中形成一溶液，該溶劑可為N-甲基吡咯啶酮(N -methlypyrrolidone)、乙二醇(Ethylene glycol)、甘油(Glycerin)、二甲基吡咯啶酮(Dimethlypyrrolidone)、丙酮(Acetone)、四氫呋喃(Tetrahydrofuran)、乙腈(Acetonitrile)、二甲基甲醯胺(Dimethylformamide)或胺(Amine)或醇(Alcohol)，最後，將該溶液加熱至約200℃，再經純化後，即得到單層石墨。另外，如美國專利公開第US 2010/0323113號，揭示一種石墨烯的合成方法，將一碳氫化合物保持於40℃至1000℃之高溫，以植入碳原子至一基板之中，該基板可為金屬或合金。然後，隨溫度的降低，碳將發生沉澱而擴散出基板外，進而形成石墨烯層。

此外，如美國發明專利公開第US 2011/0102068號，揭示一種石墨烯裝置及使用該石墨烯裝置的方法，該石墨烯裝置包括一層狀結構、一第一電極、一第二電極與一摻雜物島(Dopant island)，該層狀結構包括一導電層、一絕緣層及一石墨烯層，該導電層經由該絕緣層耦合至該石墨烯層，且該第一電極及該第二電極各與該石墨烯層電性耦合，該摻雜物島耦合至該石墨烯層的一曝露表面，該曝露表面位於該第一電極與該第二電極之間，其中，該石墨烯層可使用剝離(Ex-foliation)法或化學氣相沉積法製造得到。

對於某些應用而言，如觸控面板或發光二極體等所需的透明電極，通常要求透明電極具備特定圖案或結構，而在實際製造上，一般係完成石墨烯層的製備後，再以雷射蝕刻對其進行圖案成形。然對於精細度要求高的電極圖案而言，使用雷射蝕刻將耗費較長之工時，且其設備成本高，因此，將雷射蝕刻應用於圖案化石墨烯層係具有低產率及高成本等缺點。

本發明的主要目的，在於解決習知圖案化石墨烯製備方法，由於是在製造完成的石墨烯層進行雷射蝕刻，而具有低產率與高成本的問題。

為達上述目的，本發明提供一種圖案化石墨烯製備方法，先提供一基板，接著於該基板上形成一觸媒層，然後，在該催化層上塗佈一碳層，接下來，對該碳層進行一微影蝕刻製程，令該碳層形成一圖案化碳層，最後，加熱該圖案化碳層至一合成溫度，而得到一圖案化石墨烯。

為達上述目的，本發明更提供一種圖案化石墨烯製備方法，先提供一基板，接著於該基板上形成一觸媒層，然後，對該觸媒層進行一微影蝕刻製程，令該觸媒層形成一圖案化觸媒層，接下來，在該圖案化觸媒層上形成一碳層，該碳層包括一覆蓋該圖案化觸媒層上之圖案化區域與一覆蓋該基板的非圖案化區域，最後，加熱該碳層至一合成溫度，使該碳層的圖案化區域形成一圖案化石墨烯。

為達上述目的，本發明還提供一種圖案化石墨烯製備方法，先提供一基板，接著於該基板上形成一觸媒層，然後，在該觸媒層上形成一碳層，之後，加熱該碳層至一合成溫度，而得到一石墨烯層，最後，對該石墨烯層進行一微影蝕刻製程，令該石墨烯層形成一圖案化石墨烯。

由以上可知，本發明圖案化石墨烯製備方法相較於習知技藝可達到的有益功效在於：

一、 由於本發明透過該微影蝕刻製程對該碳層或該石墨烯進行圖案化，其蝕刻率遠高於雷射蝕刻，故具有高產率的優點，且適用於製作大尺寸的圖案化石墨烯。

二、 相較於雷射蝕刻，該微影蝕刻製程所使用的設備取得容易，且購置成本較低，可降低該圖案化石墨烯的製造成本。

本發明涉及一種圖案化石墨烯製備方法，請先參閱『圖1A』至『圖1F』，為本發明第一實施例的製造步驟示意圖。先提供一基板10a，於本實施例中，該基板10a為一與碳不互溶之材料，該基板10a可為金屬或陶瓷材料，例如銅、鋁、二氧化矽、氧化鋁或碳化矽等，本發明之該基板10a並不以前述材料為限，若實質上符合不與碳形成一固溶體(Solid solution)之材料(即不與碳形成一均質相(Homogenous phase))，均得做為該基板10a之材料。接著，如『圖1B』所示，於該基板10a上形成一觸媒層20a，該觸媒層20a可使用蒸鍍(Evaporation deposition)法或物理氣相沉積(Physical vapor deposition，簡稱PVD)法形成在該基板10a上，其中，該觸媒層20a的材料可為鐵、鈷、鎳、錳或前述金屬的合金。然後，如『圖1C』所示，利用一沉積製程在該觸媒層20a上形成一碳層30a，該沉積製程可為旋轉塗佈(Spin coating)法、濺鍍(Sputtering)法或蒸鍍(Evaporation deposition)法，其中，該碳層30a可為石墨或一含碳高分子，該含碳高分子可為壓克力(Acrylic)樹脂、酚醛(Phenol formaldehyde)樹脂、環氧(Epoxy)樹脂或其他具有長鏈(Long-chain)碳或六角苯(Benzene)環之高分子。

待該碳層30a形成於該觸媒層20a上後，接著對該碳層30a進行一微影蝕刻製程，請參閱『圖1D』，先在該碳層30a上形成一光阻層40a，然後，對該光阻層40a依序進行一曝光步驟與一顯影步驟，如『圖1E』所示，先放置一光罩50a在該光阻層40a上方，於本實施例中，該光阻層40a係使用一負光阻材料，而該光罩50a則以鏤空結構定義出一透光區域52a與一非透光區域51a，其中，該光阻層40a藉由該非透光區域51a而定義出至少一犧牲部份41a(『圖1E』中該光阻層40a的虛線部分)。接下來，對該光阻層40a照射一光線，令該光阻層40a對應至該透光區域52a之部分發生化學反應而形成交聯，之後再以一顯影劑溶解並移除該光阻層40a未被該光線所照射之部分，即該犧牲部份41a，使該碳層30a的表面部分露出。上述該負光阻材料、該顯影劑的種類選擇，以及該光線的波長範圍與強度大小應屬本技術領域成熟之常用手段，故不在此加以贅述。

然後，對該碳層30a進行一蝕刻步驟，該蝕刻步驟可為化學性蝕刻或反應式離子蝕刻(Reactive ion etch，簡稱RIE)，藉此令該碳層30a對應該犧牲部份41a的區域被去除。之後，移除該光罩50a，並使用適當的化學溶劑溶解該負光阻材料，而得到一圖案化碳層31a，如『圖1F』所示。最後，加熱該圖案化碳層31a至一合成溫度，該合成溫度較佳地介於700℃至1,200℃之間，其中，該圖案化碳層31a可於真空、氨氣(NH₃)、氬氣(Ar)、氮氣(N₂)、氬氫混合氣、氮氫混合氣等氣氛環境下進行加熱，前述混合氣中，氫氣的體積含量較佳地介於0~50%之間。待持溫一預定時間後，即得到一圖案化石墨烯70a，本實施例中，該預定時間較佳地介於1 分鐘至300分鐘之間。如『圖2』所示，為本發明第一實施例中，該圖案化石墨烯的俯視結構示意圖，其中，該圖案化石墨烯70a較佳地具有一小於7μm的線寬W。於本實施例，該蝕刻步驟為同時蝕刻該碳層30a及該觸媒層20a，然依實際製程，該蝕刻步驟亦可僅蝕刻該碳層30a。

請繼續參閱『圖3A』至『圖3G』，為本發明第二實施例的製造步驟示意圖。先提供一基板10b，於本實施例中，該基板10b為一與碳可互溶之材料，如鐵、鈷或鎳等。如『圖3B』所示，然後，於該基板10b上形成一隔離層60，其中，該隔離層60須為一與碳不互溶之材料，於本發明中，該隔離層60較佳為二氧化矽、氧化鋁或碳化矽。接下來，請參閱『圖3C』所示，之後，在該基板10b上形成一觸媒層20b，同前述實施例，該觸媒層20b可使用蒸鍍法或物理氣相沉積法形成在該基板10b上，該觸媒層20b的材料可為鐵、鈷、鎳、錳或前述金屬的合金。接著，如『圖3D』所示，利用一沉積製程在該觸媒層20b上形成一碳層30b，該沉積製程可為旋轉塗佈法、濺鍍法或蒸鍍法，該碳層30b可為石墨或一含碳高分子，該含碳高分子可為壓克力(Acrylic)樹脂、酚醛(Phenol formaldehyde)樹脂、環氧(Epoxy)樹脂或其他具有長鏈(Long-chain)碳或六角苯(Benzene)環之高分子。

待該碳層30b形成於該觸媒層20b上後，即對該碳層30b進行一微影蝕刻製程，請參閱『圖3E』，先在該碳層30b上形成一光阻層40b，接著，對該光阻層40b依序進行一曝光步驟與一顯影步驟，如『圖3F』所示，放置一光罩50b在該光阻層40b上方，本實施例中，該光阻層40b為使用一負光阻材料，而該光罩50b則以鏤空結構定義出一透光區域52b與一非透光區域51b，其中，該光阻層40b藉由該非透光區域51b而定義出一犧牲部份41b(『圖3F』中該光阻層40b之虛線部分)。接下來，對該光阻層40b照射一光線，令該光阻層40b對應至該透光區域52b之部分發生化學反應而形成交聯，然後，使用一顯影劑溶解並移除該光阻層40b未被該光線所照射之部分，即該犧牲部份40b。接下來，對該碳層30b進行一蝕刻步驟，該蝕刻步驟可為化學性蝕刻或反應式離子蝕刻，以令該碳層30b對應該犧牲部份41b的區域被移除，使該碳層30b的表面部分露出。之後，移除該光罩50b，而得到一圖案化碳層31b，如『圖3G』所示。

最後，加熱該圖案化碳層31b至一合成溫度，該合成溫度較佳地介於700℃至1,200℃之間，其中，該圖案化碳層31b可於真空、氨氣(NH₃)、氬氣(Ar)、氮氣(N₂)、氬氫混合氣、氮氫混合氣等氣氛環境下進行加熱，前述混合氣中，氫氣的體積含量較佳地介於0~50%之間。待持溫一預定時間後，即得到一圖案化石墨烯70b，本實施例中，該預定時間較佳地介於1分鐘至300分鐘之間。如『圖4』所示，為本發明一實施例中，該圖案化石墨烯的俯視示意圖，其中，該圖案化石墨烯70b較佳地具有一小於7μm之線寬W。於本實施例中，該蝕刻步驟係同時蝕刻該碳層30b、該觸媒層20b與該隔離層60，然依實際製程，該蝕刻步驟亦可僅蝕刻該碳層30b或是該碳層30b與該觸媒層20b。

請繼續參閱『圖5A』至『圖5G』，為本發明第三實施例的製造步驟示意圖，先提供一基板10c，接著，如『圖5B』所示，於該基板10c上形成一觸媒層20c。之後，對該觸媒層20c進行一微影蝕刻製程，如『圖5C』所示，先在該觸媒層20c上形成一光阻層40c，然後，對該光阻層40c依序進行一曝光步驟與一顯影步驟，如『圖5D』所示，先放置一光罩50c在該光阻層40c上方，於本實施例中，該光阻層40c為一負光阻材料，而該光罩50c則以鏤空結構定義出一透光區域52c與一非透光區域51c，其中，該光阻層40c藉由該非透光區域51c而定義出至少一犧牲部份41c(『圖5D』中該光阻層40c的虛線部分)。

接下來，對該光阻層40c照射一光線，令該光阻層40c對應至該透光區域52c之部分發生化學反應而形成交聯，之後再以一顯影劑溶解並移除該光阻層40c未被該光線所照射之部分，即該犧牲部份41c，使該觸媒層20c的表面部分露出。然後，對該觸媒層20c進行一蝕刻步驟，該蝕刻步驟可為化學性蝕刻、反應式離子蝕刻或其他等效蝕刻製程，使該觸媒層20c對應該犧牲部份41c的區域被去除。之後，移除該光罩50c，而得到一圖案化觸媒層21，如『圖5E』所示。

待完成該微影蝕刻製程後，請參閱『圖5F』，在該觸媒層20c上形成一碳層30c，該碳層30c包括一覆蓋於該圖案化觸媒層21上的圖案化區域32以及一覆蓋於該基板10c上的非圖案化區域33，本實施例中，該碳層30c可為石墨或一含碳高分子。最後，加熱該碳層30c至一合成溫度，該合成溫度較佳地介於700℃至1,200℃之間，其中，該碳層30c可於真空、氨氣(NH₃)、氬氣(Ar)、氮氣(N₂)、氬氫混合氣、氮氫混合氣等氣氛環境下進行加熱，前述混合氣中，氫氣的體積含量較佳地介於0~50%之間。持溫一預定時間後，該碳層30c的該圖案化區域32即形成一圖案化石墨烯70c，如『圖5F』所示。本實施例中，該預定時間較佳地介於1分鐘至300分鐘之間。此外，依實際製造需求，該碳層30c的該非圖案化區域33可於加熱後或加熱前移除，於本實施例，該非圖案化區域33較佳地於該圖案化區域32形成該圖案化石墨烯70c前移除。

請繼續參閱『圖6A』至『圖6G』，為本發明第四實施例的製造步驟示意圖，先提供一基板10d，接著，如『圖6B』所示，於該基板10d上形成一觸媒層20d。然後，如『圖6C』所示，在該觸媒層20d上形成一碳層30d，該碳層30d可為石墨或一含碳高分子，該含碳高分子可為壓克力(Acrylic)樹脂、酚醛(Phenol formaldehyde)樹脂、環氧(Epoxy)樹脂或其他具有長鏈(Long-chain)碳或六角苯(Benzene)環之高分子。待該碳層30d形成於該觸媒層20d上後，加熱該碳層30d至一合成溫度，該合成溫度較佳地介於700℃至1,200℃之間，其中，該碳層30d可於真空、氨氣(NH₃)、氬氣(Ar)、氮氣(N₂)、氬氫混合氣、氮氫混合氣等氣氛環境下進行加熱，前述混合氣中，氫氣的體積含量較佳地介於0~50%之間。待持溫一預定時間後，使該碳層30d形成一石墨烯層71。

接著，對該石墨烯層71進行一微影蝕刻製程，請參閱『圖6D』，先在該石墨烯層71上形成一光阻層40d，然後，對該光阻層40d依序進行一曝光步驟與一顯影步驟，如『圖6E』所示，先放置一光罩50d在該光阻層40d上方，於本實施例中，該光阻層40d係使用一負光阻材料，而該光罩50d則以鏤空結構定義出一透光區域52d與一非透光區域51d，其中，該光阻層40d藉由該非透光區域51d而定義出至少一犧牲部份41d(『圖6E』中該光阻層40d的虛線部分)。接下來，對該光阻層40d照射一光線，令該光阻層40d對應至該透光區域52d之部分發生化學反應而形成交聯，之後再以一顯影劑溶解並移除該光阻層40d未被該光線所照射之部分，即該犧牲部份41d，使該石墨烯層71的表面部分露出。最後，對該石墨烯層71進行一蝕刻步驟，該蝕刻步驟可為化學性蝕刻或反應式離子蝕刻，藉此令該石墨烯層71對應該犧牲部份41d的區域被去除。之後，移除該光罩50d，並使用適當的化學溶劑溶解該負光阻材料，而得到一圖案化石墨烯72，如『圖6F』所示。

於上述本發明第三實施例及第四實施例，該基板10c、10d為一與碳不互溶之材料，該基板10c、10d可為金屬或陶瓷材料，例如銅、鋁、二氧化矽、氧化鋁或碳化矽等，該觸媒層20c、20d的形成可使用蒸鍍法或物理氣相沉積法，其中，該觸媒層20c、20d的材料可為鐵、鈷、鎳、錳或前述金屬的合金，且該碳層30c、30d為利用一沉積製程形成在該觸媒層20c、20d上，該沉積製程可為旋轉塗佈法、濺鍍法或蒸鍍法。第三實施例及第四實施例的該基板10c、10d亦可如前述之第二實施例使用一與碳可互溶之材料，如鐵、鈷或鎳，並在形成該觸媒層20c、20d前，先於該基板10c、10d上形成一與碳不互溶的隔離層。

另外，前述實施例僅以該圖案化石墨烯形成複數呈平行排列的長條狀結構做為舉例說明，但本發明並不限於此，根據該圖案化石墨烯的實際應用範疇，其亦可形成其他形貌結構，如三角形、四邊形或其他幾何形狀等。且，前述實施例的該光阻層40a、40b、40c、40d為選用該負光阻材料做為舉例說明，而依實際需求，該光阻層40a、40b、40c、40d亦可為一正光阻材料。

綜上所述，本發明圖案化石墨烯製備方法，主要是透過該微影蝕刻製程對該碳層或該石墨烯進行圖案化，其蝕刻率遠高於雷射蝕刻，故具有高產率的優點，且適用於製作大尺寸的圖案化石墨烯。若在合成石墨烯之前，先對其進行該微影蝕刻製程，而由該圖案化碳層轉換為該圖案化石墨烯，由於該微影蝕刻製程的蝕刻率遠高於一般使用的雷射蝕刻，所以具有高產率之優點，且適用於製作大尺寸的圖案化石墨烯。其次，相較於雷射蝕刻，該微影蝕刻製程所使用的設備取得容易，且購置成本較低，可降低該圖案化石墨烯的製造成本，亦具有製程簡便之優勢。因此，本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。

10a、10b、10c、10d．．．基板

20a、20b、20c、20d．．．觸媒層

21．．．圖案化觸媒層

30a、30b、30c、30d．．．碳層

31a、31b．．．圖案化碳層

32．．．圖案化區域

33．．．非圖案化區域

40a、40b、40c、40d．．．光阻層

41a、41b、41c、41d．．．犧牲部份

50a、50b、50c、50d．．．光罩

51a、51b、51c、51d．．．透光區域

52a、52b、52c、52d．．．非透光區域

60．．．隔離層

70a、70b、70c．．．圖案化石墨烯

71．．．石墨烯層

72．．．圖案化石墨烯

W．．．線寬

『圖1A』至『圖1F』，為本發明第一實施例的製造流程示意圖。

『圖2』，為本發明第一實施例中，該圖案化石墨烯的俯視結構示意圖。

『圖3A』至『圖3G』，為本發明第二實施例的製造流程示意圖。

『圖4』，為本發明第二實施例中，該圖案化石墨烯的俯視結構示意圖。

『圖5A』至『圖5G』，為本發明第三實施例的製造流程示意圖。

『圖6A』至『圖6F』，為本發明第四實施例的製造流程示意圖。

10a．．．基板

70a．．．圖案化石墨烯

W．．．線寬

Claims (30)

1. 一種圖案化石墨烯製備方法，包括以下步驟：
   提供一基板；
   於該基板上形成一觸媒層；
   在該觸媒層上形成一碳層；
   對該碳層進行一微影蝕刻製程，令該碳層形成一圖案化碳層；以及
   加熱該圖案化碳層至一合成溫度，使該圖案化碳層形成一圖案化石墨烯。
2. 如申請專利範圍第1項所述圖案化石墨烯製備方法，其中在形成該觸媒層前，先於該基板上形成一與碳不互溶的隔離層。
3. 如申請專利範圍第2項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該隔離層的材料為擇自由二氧化矽、氧化鋁及碳化矽所組成的群組。
4. 如申請專利範圍第1項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該觸媒層的材料為擇自鐵、鈷、鎳及錳所組成之群組。
5. 如申請專利範圍第1項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該碳層為利用一沉積製程形成於該觸媒層上，該沉積製程係擇自旋轉塗佈法、濺鍍法及蒸鍍法所組成的群組。
6. 如申請專利範圍第1項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該觸媒層為利用蒸鍍法或物理氣相沉積法形成於該基板上。
7. 如申請專利範圍第1項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該合成溫度介於700℃至1,200℃之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該碳層的材料為石墨或一含碳高分子。
9. 如申請專利範圍第1項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該微影蝕刻製程包括以下步驟：
   於該碳層上形成一光阻層，該光阻層具有至少一犧牲部分；
   移除該光阻層的該犧牲部分，以部分露出該碳層的表面；以及
   對該碳層進行一蝕刻步驟，去除部分的該碳層而得到該圖案化碳層。
10. 如申請專利範圍第9項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該蝕刻步驟為化學蝕刻製程或反應式離子蝕刻製程。
11. 一種圖案化石墨烯製備方法，包括以下步驟：
    提供一基板；
    於該基板上形成一觸媒層；
    對該觸媒層進行一微影蝕刻製程，令該觸媒層形成一圖案化觸媒層；
    在該圖案化觸媒層上形成一碳層，該碳層包括一覆蓋該圖案化觸媒層上之圖案化區域與一覆蓋該基板的非圖案化區域；
    加熱該碳層至一合成溫度，使該碳層的該圖案化區域形成一圖案化石墨烯。
12. 如申請專利範圍第11項所述圖案化石墨烯製備方法，其中在形成該觸媒層前，先於該基板上形成一與碳不互溶的隔離層。
13. 如申請專利範圍第12項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該隔離層的材料為擇自由二氧化矽、氧化鋁及碳化矽所組成的群組。
14. 如申請專利範圍第11項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該觸媒層的材料為擇自鐵、鈷、鎳及錳所組成之群組。
15. 如申請專利範圍第11項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該碳層為利用一沉積製程形成於該觸媒層上，該沉積製程係擇自旋轉塗佈法、濺鍍法及蒸鍍法所組成的群組。
16. 如申請專利範圍第11項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該觸媒層為利用蒸鍍法或物理氣相沉積法形成於該基板上。
17. 如申請專利範圍第11項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該合成溫度介於700℃至1,200℃之間。
18. 如申請專利範圍第11項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該碳層的材料為石墨或一含碳高分子。
19. 如申請專利範圍第11項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該微影蝕刻製程包括以下步驟：
    於該觸媒層上形成一光阻層，該光阻層具有至少一犧牲部分；
    移除該光阻層的該犧牲部分，以部分露出該觸媒層的表面；以及
    對該碳層進行一蝕刻步驟，去除部分的該觸媒層而得到該圖案化觸媒層。
20. 如申請專利範圍第19項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該蝕刻步驟為化學蝕刻製程或反應式離子蝕刻製程。
21. 一種圖案化石墨烯製備方法，包括以下步驟：
    提供一基板；
    於該基板上形成一觸媒層；
    在該觸媒層上形成一碳層；
    加熱該碳層至一合成溫度，而得到一石墨烯層；以及
    對該石墨烯層進行一微影蝕刻製程，使該石墨烯層形成一圖案化石墨烯。
22. 如申請專利範圍第21項所述圖案化石墨烯製備方法，其中在形成該觸媒層前，先於該基板上形成一與碳不互溶的隔離層。
23. 如申請專利範圍第21項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該隔離層的材料為擇自由二氧化矽、氧化鋁及碳化矽所組成的群組。
24. 如申請專利範圍第21項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該觸媒層的材料為擇自鐵、鈷、鎳及錳所組成之群組。
25. 如申請專利範圍第21項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該碳層為利用一沉積製程形成於該觸媒層上，該沉積製程係擇自旋轉塗佈法、濺鍍法及蒸鍍法所組成的群組。
26. 如申請專利範圍第21項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該觸媒層為利用蒸鍍法或物理氣相沉積法形成於該基板上。
27. 如申請專利範圍第21項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該合成溫度介於700℃至1,200℃之間。
28. 如申請專利範圍第21項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該碳層的材料為石墨或一含碳高分子。
29. 如申請專利範圍第21項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該微影蝕刻製程包括以下步驟：
    於該石墨烯層上形成一光阻層，該光阻層具有至少一犧牲部分；
    移除該光阻層的該犧牲部分，以部分露出該石墨烯層的表面；以及
    對該石墨烯進行一蝕刻步驟，去除部分的該石墨烯層而得到該圖案化石墨烯。
30. 如申請專利範圍第29項所述圖案化石墨烯製備方法，其中該蝕刻步驟為化學蝕刻製程或反應式離子蝕刻製程。