成果简介
石墨烯具有高导电性、透明性、优异的机械刚度和柔韧性，有望成为下一代电子材料，因此许多研究都聚焦于石墨烯。然而，基于现有制造方法（如石墨烯转移和金属形成）的石墨烯基电子器件的低成本批量生产仍然是一个挑战。本文，韩国忠南大学Jae-Hyuk Ahn等研究人员在《ACS Omega》期刊发表名为“Electrical Contacts to Graphene by Postgrowth Patterning of Cu Foil for the Low-Cost Scalable Production of Graphene-Based Flexible Electronics”的论文，研究提出了一种用石墨烯制造电触点的简单而高效的方法。该方法包括在石墨烯生长后对铜箔进行图案化，从而实现了基于石墨烯的柔性电子器件的低成本规模化生产。
制造出的石墨烯器件具有线性电流-电压特性，表明生长后图案化的铜电极与石墨烯之间具有良好的电接触。所提出的生长后图案化方法可在大面积和各种柔性基底（包括超薄和可拉伸薄膜（<10 μm））上制造铜接触石墨烯器件。通过实施气体和柔性力传感器，证明了所提方法在电子设备上的可行性。所提出的方法推动了石墨烯基电子学领域的发展，具有在各种电子设备中实际应用的潜力，为实现可扩展、高成本效益和灵活的技术解决方案铺平了道路。
图文导读
图1.使用后生长图案 Cu 箔与石墨烯进行电接触。
图2.后图案化 Cu 触点的电气特性。
图3.在各种柔性基板上对铜箔进行后图案化。
图4.使用带有后图案化Cu触点的石墨烯器件进行气体传感。
图5.具有后图案化Cu触点的石墨烯器件的弯曲测试。
小结
这项研究展示了铜箔生长后图案化的概念，利用铜箔作为电极材料，可与 CVD 生长的石墨烯形成电接触。生长后图案化方法包括使用掩蔽层（即导电碳带）将铜箔蚀刻成所需的电极图案，并通过简单的 “剪贴 ”方法将其贴在铜箔/石墨烯/柔性基底上。所提出的方法省去了传统方法中使用的金属沉积工艺，从而实现了石墨烯器件的低成本生产。此外，它还有助于在与铜箔大小相近的柔性基底上可扩展地制造大面积器件阵列。与铜接触的石墨烯器件具有非矫正线性 I-V 特性，接触电阻为 445.5 Ω mm。
事实证明，所提出的生长后图案化方法是一种适用于各种柔性基底（如硅/PET、TRT、PDMS、对二甲苯和聚氨酯）的通用方法。在这种方法中，铜箔既是电极材料，又是机械支撑。这样就能在超薄和可拉伸薄膜上形成电极，而如果不对基底进行适当处理，这些薄膜通常很难操作。铜接触石墨烯器件被应用于气体和力传感领域。铜箔的生长后图案化是一种很有前途的制造方法，可用于柔性和一次性传感器的石墨烯基电子器件的低成本规模化生产。
文献：https://doi.org/10.1021/acsomega.4c09156
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