高脈衝UV雷射直寫網印石墨烯薄膜於電極成型之探討

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34.2 μm，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6.2 μm增加至9.9 μm，絕緣線深度也從2.2 μm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烯薄膜，其石墨烯薄膜之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剝蝕通道之兩側電極絕緣。