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等離子體（plasma），又被稱為“電漿”，或者“超氣態(tài)”，是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。

等離子體技術(shù)刻蝕原理

等離子體刻蝕是去除表面物質(zhì)的一種重要手段，它是現(xiàn)代半導(dǎo)體加工技術(shù)中不可缺少的工藝過(guò)程。等離子體刻蝕過(guò)程同時(shí)兼有物理和化學(xué)兩種機(jī)理，其原理是對(duì)刻蝕氣體放電，利用等離子體中的自由基團(tuán)去轟擊或?yàn)R射被刻蝕材料的表面分子，或利用具有化學(xué)活性的基團(tuán)與刻蝕材料中的物質(zhì)反應(yīng)形成易揮發(fā)物質(zhì)，以達(dá)到刻蝕的目的。等離子體刻蝕法具有刻蝕速率快、刻蝕均勻性好、刻蝕殘留物少等優(yōu)點(diǎn)。

石墨烯作為一種電學(xué)性能優(yōu)異的電子材料，它的載流子密度可以通過(guò)外加電壓控制，其載流子遷移率比硅材料高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。石墨烯納電子器件的發(fā)展非常迅速。機(jī)械剝離或化學(xué)氣相沉積制備的石墨烯樣品，層數(shù)和形狀不統(tǒng)一，需要對(duì)它們進(jìn)行圖形化。

石墨烯的改性和修飾有眾多種方法，包括：氧化還原、化學(xué)鍵的功能化、金屬離子的參雜和等離子刻蝕等，在這其中，等離子的刻蝕是其中非常有效，同樣也是其中很常見(jiàn)逐漸被很多學(xué)者所采用的一種修飾的方法。

氧等離子刻蝕石墨烯原理

在氧等離子體轟擊石墨烯的過(guò)程中，基本的反應(yīng)就是，氧等離子和石墨烯中的表層C原子發(fā)生氧化反應(yīng)，不論是生成了CO2或者CO，在等離子設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)，是屬于一種真空狀態(tài)，所以反應(yīng)的氣體就會(huì)被抽離真空反應(yīng)腔，而逝去C原子的石墨烯就會(huì)發(fā)生很多結(jié)構(gòu)和性能上的變化。然而在氧等離子刻蝕石墨烯的過(guò)程中不僅僅只有基本的C和氧等離子的反應(yīng)，氧原子可能會(huì)替代C原子，也有可能會(huì)擊穿石墨烯層。

氧等離子體刻蝕已成為目前圖形化石墨烯的主要方法，利用氧等離子體轟擊石墨烯，使石墨烯中的碳-碳鍵斷裂，碳原子與氧原子反應(yīng)生成一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)氣體，實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯的刻蝕，氧等離子刻蝕石墨烯會(huì)使得上層石墨烯的缺陷擴(kuò)大，邊界分離，粗糙度降低，還在一定程度上會(huì)給頂層的石墨烯引入新的缺陷，這些結(jié)構(gòu)變化會(huì)對(duì)石墨烯的其他性能產(chǎn)生一定程度的影響。