高脈衝UV雷射直寫網印石墨烯薄膜 於電極成型之探討

摘要

本研究以高脈衝奈秒紫外光(ultraviolet, UV)雷射直寫搭配影像拼接技術(stitching technologies) ’應用於 石墨烯（graphene)薄膜沈積在玻璃基板之電極成型與雷射加工參數交互作用探討。石墨烯薄膜剝蝕機制採 雷射加工參數調控，包括雷射脈衝能量密度、雷射脈衝重複頻率和振鏡掃描速度。此外’雷射脈衝重複頻 率和振鏡掃描速度可用於計算光斑重疊率和討論電極成型之品質。實驗最後使用三維共焦顯微鏡和掃描式 電子顯微鏡量測雷射電極成型後之絕緣線表面形貌、邊緣品質、三維形貌之絕緣線輪廓和電極結構；半導 體參數分析儀量測電極雷射成型前後之薄膜I-V曲線特性，並討論不同雷射能量密度對電特性的影響。實 驗結果顯示：UV雷射能量密度從0.62 J/cm~2至2.43 J/cm~2時，絕緣線寬度從27.3 μm增加至34.2μm，絕 緣線深度也從1.53 μm微幅增至2.14 μm。此外，當XY振鏡掃描速度為2200 mm/s降至200 mm/s時， 絕緣線寬度從6.2μm增加至9.9μm ,絕緣線深度也從2.2μm微幅增至3.5 μm。當UV雷射能量密度設定 為3.027 J/cm~2情況下直寫網印石墨晞薄膜，其石墨晞薄膜之I-V曲線圖在任何電壓下，其輸出之電流均 為零，應證此能量密度足以將剥蝕通道之兩側電極絕緣。