氧等离子刻蚀石墨烯原理

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等离子体（plasma），又被称为“电浆”，或者“超气态”，是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，是除去固、液、气外，物质存在的第四态。

等离子体技术刻蚀原理

等离子体刻蚀是去除表面物质的一种重要手段，它是现代半导体加工技术中不可缺少的工艺过程。等离子体刻蚀过程同时兼有物理和化学两种机理，其原理是对刻蚀气体放电，利用等离子体中的自由基团去轰击或溅射被刻蚀材料的表面分子，或利用具有化学活性的基团与刻蚀材料中的物质反应形成易挥发物质，以达到刻蚀的目的。等离子体刻蚀法具有刻蚀速率快、刻蚀均匀性好、刻蚀残留物少等优点。

石墨烯作为一种电学性能优异的电子材料，它的载流子密度可以通过外加电压控制，其载流子迁移率比硅材料高两个数量级。石墨烯纳电子器件的发展非常迅速。机械剥离或化学气相沉积制备的石墨烯样品，层数和形状不统一，需要对它们进行图形化。

石墨烯的改性和修饰有众多种方法，包括：氧化还原、化学键的功能化、金属离子的参杂和等离子刻蚀等，在这其中，等离子的刻蚀是其中非常有效，同样也是其中很常见逐渐被很多学者所采用的一种修饰的方法。

氧等离子刻蚀石墨烯原理

在氧等离子体轰击石墨烯的过程中，基本的反应就是，氧等离子和石墨烯中的表层C原子发生氧化反应，不论是生成了CO2或者CO，在等离子设备的反应腔内，是属于一种真空状态，所以反应的气体就会被抽离真空反应腔，而逝去C原子的石墨烯就会发生很多结构和性能上的变化。然而在氧等离子刻蚀石墨烯的过程中不仅仅只有基本的C和氧等离子的反应，氧原子可能会替代C原子，也有可能会击穿石墨烯层。

氧等离子体刻蚀已成为目前图形化石墨烯的主要方法，利用氧等离子体轰击石墨烯，使石墨烯中的碳-碳键断裂，碳原子与氧原子反应生成一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)气体，实现对石墨烯的刻蚀，氧等离子刻蚀石墨烯会使得上层石墨烯的缺陷扩大，边界分离，粗糙度降低，还在一定程度上会给顶层的石墨烯引入新的缺陷，这些结构变化会对石墨烯的其他性能产生一定程度的影响。

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