摘要：石墨烯具有优异的机械、热、电和光学性能，这使得其在微机械、电子器件、新能源电池等领域具有广泛的应用潜力。传统图案化石墨烯的制备方法为光刻结合等离子体刻蚀，但操作步骤复杂，包括石墨烯制备、转移其至目标基体、匀光刻胶、紫外或高能电子束曝光、显影液显影、等离子体刻蚀、丙酮清洗光刻胶。因此，本文提出一种基于低能电子照射直接制备图案化石墨烯的方法。具体为利用电子回旋共振（ECR）等离子体纳米表面加工系统对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）薄膜进行低能电子照射，一步制成图案化石墨烯。实验过程中对覆盖掩模板的PMMA薄膜施加20-100V的正偏压吸引等离子体中的电子实现低能电子照射，电子照射密度为76mA/cm²，照射时间为5分钟。照射完成后，通过光镜观察发现，被掩模板遮挡的PMMA已去除，仅有暴露于掩模板中的图案。对图案结构进行拉曼光谱表征，当照射电压为20V时PMMA就已转变为石墨烯纳晶，且照射电压越大（20-100V）石墨烯纳晶尺寸越大。利用透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对转变的PMMA进行表征。TEM看出改性的PMMA由不同取向的层状纳米晶片组成且层间距约为0.34nm，与石墨层状结构吻合；XPS表现为C-O、C=O百分比降低，C=C百分比升高。通过对结构和元素演变分析发现，由于PMMA大分子链的断裂使氧和氢元素作为气体产物挥发导致PMMA碳化，电子照射给予碳原子动能使其进一步转变为石墨烯纳晶。照射过程中PMMA薄膜温度升高到其分解气化的条件，未经电子照射的PMMA即掩模板遮挡部位被完全分解去除。这种基于低能电子照射直接制备出图案化石墨烯，步骤简单，有效避免显影过程，为微器件和纳米表面的制备提供了一种高效便捷的方法。
                                                             

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