通过水辅助聚焦电子束诱导蚀刻去除石墨烯–揭示剂量和停留时间对蚀刻曲线和二氧化硅基底形貌变化的影响

石墨烯是研究最为广泛的二维材料之一，具有非凡的机械和电子特性。*

尽管发现石墨烯已有多年，但使用标准抗蚀剂光刻技术处理单层石墨烯仍是一项挑战。*

最近的研究表明，可以使用所谓的聚焦电子束诱导刻蚀（FEBIE）技术，在水辅助工艺中直接刻蚀石墨烯，空间分辨率可达 10 纳米。*

采用这种方法，无需物理掩膜或抗蚀剂，只需一步即可对石墨烯进行纳米图案化，是一种非常吸引人的方法。*

Aleksandra Szkudlarek、Jan M. Michalik、Inés Serrano-Esparza、Zdeněck、Ibrahim Szkudlarek、Ibrahim Szkudlarek、Ibrahim Szkudlarek、Ibrahim Szkudlarek、Ibrahim Szkudlarek、Ibrahim Szkudlarek、Ibrahim Szkudlarek、Ibrahim Szkudlarek、II.Michalik, Inés Serrano-Esparza, Zdeněk Nováček, Veronika Novotná, Piotr Ozga, Czesław Kapusta 和 José María De Teresa 描述了在该过程中，在石墨烯纳米图案的基础上，他们发现即使在低电子剂量值（<8 nC/μm2）下，二氧化硅基底也会发生显著的形貌变化。*

他们证明，石墨烯蚀刻和二氧化硅基底的形貌变化可以通过电子束参数（如停留时间和剂量）来控制。*

水辅助 FEBIE 可在低真空模式下运行的扫描电子显微镜上使用，这使得该方法在基于石墨烯的各种光学/电子设备原型制作方面大有可为。*

Aleksandra Szkudlarek 等人在文章中指出，在采取一定的预防措施后，水辅助 FEBIE 可用于此类纳米图案化工艺。*

通过扫描拉曼光谱、相关探针和电子显微镜以及原位原子力显微镜测量获得的实验数据提供了 FEBIE 蚀刻剖面的全面图像。*

此外，蚀刻过程还伴随着基底微观结构的形态变化–很可能是在暴露于环境空气和压力的过程中发生的。使用原位和非原位原子力显微镜进行的补充研究揭示了二氧化硅/硅基底形貌的变化。*

原子力显微镜可对蚀刻结构进行精确的表面分析。作者使用了能与扫描电子显微镜（SEM）集成的原子力显微镜装置。他们使用相关探针和电子显微镜（CPEM）技术同时采集原子力显微镜和扫描电子显微镜信号，从而实现了高效、复杂的表面分析。

原子力显微镜-扫描电子显微镜（AFM-in-SEM）方法允许进行原位分析。因此，可以在不改变环境的情况下对石墨烯进行改性并立即用原子力显微镜进行测量。*

分析是通过攻丝模式和 NANOSENSORS™ Akiyama 探针（一种基于音叉的自感应和自致动原子力显微镜探针，A-Probe）进行的。

引用文章中图 4 所示的数据（也在此博文中显示）是在以下参数下测量的：扫描速度为 20 µm/m，扫描范围为 20 µm × 20 µm，图像分辨率为 512 × 512 像素。特定原子力显微镜探针的共振频率为 43 kHz。*

Graphene removal by water-assisted focused electron-beam-induced etching – unveiling the dose and dwell time impact on the etch profile and topographical changes in SiO₂ substrates

https://doi.org/10.3762/bjnano.15.18