还原氧化石墨烯_Au复合微电极阵列的制备及光电特性_季津海
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－4
保护条件下，在 MoO3 上旋涂一层 PCDTBT ∶ PC71 BM（ 质量比为 1 ∶ 4 ，混合物溶剂为邻二氯苯，溶液浓度 为 10 mg / mL） ，旋涂条件为 3000 r / min，旋涂时间为 30 s． 旋涂所得的 PCDTBT ∶ PC71 BM 薄膜厚度约为 80 nm． 将该样品在 70 ℃ 下退火 1 h，以去除溶剂邻二氯苯，然后将其转移至真空有机镀膜机中，在 5×10 －4 Pa的真空条件下，分别蒸镀 LiF（ 1 nm） / Al（ 2 nm） / Ag（ 100 nm） 作为复合阴极．
合溶液中，继续搅拌 15 min； 然后将 200 mL H2 O2 水溶液 （ 质量分数 3% ） 逐滴加入到混合溶液中，直 到混合溶液中不再产生气泡为止 ，以去除多余的 KMnO4 ； 最后采用离心清洗法去除残余的石墨及一些 中间产物，经过多次离心清洗直至溶液的 pH = 7 ，从而获得 GO 溶液． 1． 2． 2 ＲGO / Au 复合微电极阵列的制备 在经过标准程序清洗处理的玻璃衬底上旋涂一层 SU8 2025 溶液，旋转速度为 4000 r / min，旋涂时间为 30 s． SU8 2025 溶液预先用过环戊酮稀释成浓度为 40 mg / mL． SU8 2025 薄膜的厚度约为 100 nm． 将制备的 GO 溶液旋涂到 SU8 2025 薄膜上，旋转速度 8 / GO 样品． 通过多 为 4000 r / min，旋涂时间为 30 s，然后在真空烘箱中于 60 ℃ 加热 30 min，得到 SU8 / GO 样品固定于双光束干涉次旋涂 GO 溶液，可获得不同厚度的 GO 薄膜． 将 SU无掩模光刻系统的 样品架上，进行双光束干涉曝光（ 用波长为 266 nm 的连续激光器作为干涉光源，激光功率为 200 mW， 通过快门控制曝光时间为 20 ms） ． 将曝光后的样品放到 95 ℃ 烘箱中烘 15 min，待样品冷却后，经显影 液显影，即得周期性条状 GO 薄膜阵列． 将上述得到的微结构图案化 GO 阵列放入反应釜中，滴入 250 GO 阵列． 将图案化的 ＲGO 阵列置于金属镀膜机里，在 μL 肼，控制温度为 350 ℃ ，还原 7 h 后得到 Ｒ5×10 －4 Pa 真空条件下，以 0. 05 nm / s 的速度蒸镀 Au 薄膜制备周期性 ＲGO / Au 复合微电极阵列． 1． 2． 3 GO / Au 复合微电极阵列放入真空有机镀膜机中，在 5 ×10 Pa 将制备的 Ｒ的真空条件下，以 0. 05 nm / s 的速度蒸镀 10 nm 厚的 MoO3 薄膜． 然后将样品转移至手套箱中，在 N2 气 OPVs 器件的制备
No． 10
季津海等： 还原氧化石墨烯 / Au 复合微电极阵列的制备及光电特性
1827
8） 纯，天津市福晨化学试剂厂； 肼（ 分析纯） 购自于天津市光伏精细化工研究所 ； 环氧树脂光刻胶 （ SU2025 购自于美国于 Micro Chem 公司； 石墨 （ 500 目 ） 购自美国 Aldrich 公司； 三氧化钼 （ MoO3 ，纯度 ＞ 99% ） 、聚［ 9H2， 72， 52， 1， 34， 72， 5［ 9（ 1咔唑二基］ 噻吩二基苯并噻二唑二基噻吩 辛基壬基） （ PCDTBT，凝胶渗透色谱纯） 、［ 6， 6］ 二基］ 碳 71丁酸甲酯（ PC71BM，高效液相色谱分析纯） 、氟 苯基化锂（ LiF，纯度 ＞99. 998% ） 购自中国台湾 Luminescence Technology 公司； Au（ 纯度 99. 99% ） 、Ag（ 纯度 99. 95% ） 和 Al（ 纯度 99% ） 购自北京中金研科技有限公司． KQ5200DE 型数控超声波清洗器（ 昆山市超声仪器有限公司 ） ； ＲTS5 型双电测四探针测试仪 （ 广 4A 型台式匀胶机（ 中国科学院微电子研究所） ； 851A 磁力搅拌器（ 巩义 州四探针科技有限公司） ； KW9023A 电热恒温鼓风干燥箱和 DZF6020 真空干燥箱 （ 上海基玮实验 市予华仪器有限责任公司） ； DHG仪器设备有限公司） ； 金属镀膜机（ 北京北仪创新真空技术有限公司 ） ； 266 激光器 （ Coherent Inc． ） ； 有 机镀膜机（ 苏州方昇光电装备技术有限公司） ； Dimension Icon 原子力显微镜（ AFM，德国 Bruker 公司） ； UV2550 紫外分光光度计（ 日本 Shimadzu 公司） ； JSM7500F 扫描电子显微镜（ JEOL 公司） ． 1 ． 2 实验过程 1． 2． 1 采用 Hummers 法制备氧化石墨烯： 将石墨 （ 2 g ） 、NaNO3 （ 2 g ） 和 H2 SO4 （ 96 mL） 在冰浴条件下混合，搅拌； 再将 KMnO4 （ 12 g） 逐渐加入到混合溶液中，搅拌 90 min，此过程中 控制混合溶液温度为 0 ℃ ； 然后将混合溶液加热到 35 ℃ ，搅拌 30 min； 将 15 mL 超纯水逐滴加入到混 氧化石墨烯的制备
2
2． 1
结果与讨论
ＲGO / Au 复合微电极阵列的制备与形貌分析
GO / Au 复合微电极阵列，工艺过程如图 1 （ A） 所示． 利用 无掩模光刻技术制备 Ｒ利用双光束干涉266 nm 8 / GO 结构进行曝光． 由于 SU8具 两束波长为 的激光干涉形成的场强周期性变化的光场对 SU8 层所记录，在经 有光敏特性，在紫外曝光时会发生交联，因此代表光场强弱变化的周期性条纹被 SU8 携带其上层覆盖的 GO 被去除，从而获得与干涉图样相对应 历显影工艺过程之后，未曝光部分的 SU的周期性 GO 阵列． 通过改变两束相干光之间的夹角可以有效地控制所制备的 GO 阵列的周期． 利用 GO 阵列． 为了进一步提高 ＲGO 微电极的导电 肼蒸汽对制备的 GO 阵列进行脱氧还原，从而获得 Ｒ-
3D 显示、传感器及生物医学等领域有着非常广泛的应 基于微电极阵列的微器件在高分辨微显示 、 ［1 ～ 3 ］ ． 基于掩膜版的制备工艺由于针对不同的微电 用，制备周期性透明微电极阵列是其关键技术之一
［4 ， 5 ］ ． 基于刻蚀技术的制备工艺，例如干法刻蚀和湿法刻 极需要制作大量的掩膜版，成本高，灵活性差 蚀，虽然已实现微电极的制备，但是加工设备昂贵，分辨率通常较低，并且常用的金属电极材料及铟 ［6 ～ 10 ］ ． 近年来新发展起来的飞秒激光直写技术 （ FsLDW） 可以实现高 锡氧化物（ ITO） 等不易被有效刻蚀 ［11 ～ 13 ］ ． 因此，寻找一种具有 分辨率图形的微电极阵列的加工 ，但是难以实现大面积微电极阵列的制备
1828
高等学校化学学报
Vol． 37
GO 微结构 性，利用物理气相沉积工艺在微电极表面蒸镀一层超薄 Au 薄膜． 在蒸镀 Au 薄膜之前，Ｒ之间的凹槽处为裸露的玻璃衬底 ，在蒸镀 Au 薄膜的过程中，由于 Au 与玻璃衬底之间表面能的失配， GO 条纹之间的超薄 Au 薄膜按照“VolmerWeber ” 沉积在 Ｒ生长模式形成不连续的岛状结构，其导电 GO / Au 复合薄膜相比，其导电性可以忽略． 因此在本实验中，不考虑微结构之间凹槽处 性很差，与 ＲGO / Au 复合微电极阵列的影响． 的超薄 Au 薄膜对 Ｒ-
Vol． 37
2016 年 10 月
高等学校化学学报
CHEMICAL JOUＲNAL OF CHINESE UNIVEＲSITIES
No． 10
1826 ～ 1832
doi： 10． 7503 / cjcu20160352
还原氧化石墨烯 / Au 复合微电极阵列的 制备及光电特性
季津海，闻雪梅，陈 洋，毕宴钢
Fig源自文库 1
Schematic diagram of the process steps for fabrication of the ＲGO / Au composite microelectrode array（ A） ， AFM images of the surface of ＲGO / Au composite microelectrode array（ B，C） ，height profile of ＲGO / Au composite microelectrode array （ D ） and SEM images of ＲGO / Au composite microelectrode array（ E）
（ 吉林大学电子科学与工程学院 ，长春 130021 ） 摘要 利用双光束干涉无掩模光刻技术制备了周期性氧化石墨烯微结构阵列 ，利用肼蒸气对氧化石墨烯脱
GO / Au） ． 对复合电极在可见 氧还原，然后蒸镀超薄 Au 薄膜制备了还原氧化石墨烯 / Au 复合微电极阵列（ ＲGO / Au 复合微电极阵列具有良好的光电特性 ． 将 光波段的透过率和表面电阻进行了表征 ，结果表明，ＲＲGO / Au复合微电极阵列引入到有机太阳电池中作为半透明阳极 ，器件的光电转化效率可达 3. 43% ． 关键词 还原氧化石墨烯 / Au 复合电极； 微电极阵列； 双光束干涉无掩模光刻技术； 肼蒸气还原 O646 文献标志码 A 中图分类号
［37 ～ 41 ］ ［23 ～ 25 ］
1
1． 1
实验部分
试剂与仪器 高锰酸钾、浓硫酸、过氧化氢、乙醇和丙酮均为分析纯，北京化工厂； 硝酸钠和环戊酮均为化学
0518． 网络出版日期 ： 20160923． 收稿日期： 2016基金项目： 国家自然科学基金 （ 批准号： 61322402 ） 资助． mail： yangangbi@ 163． com 联系人简介： 毕宴钢，男，博士，主要从事有机光电器件结构化电极研究． E-
高分辨率、工艺简单、可实现大面积制备微电极阵列 究意义．
［21． 22 ］
［14 ～ 16 ］
的微纳米加工工艺
［17 ～ 20 ］
具有非常重要的研
石墨烯具有高导电性、高透过率、良好的机械稳定性和热稳定性，是一种非常有潜质的透明电极 ． 目前，石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、SiC 外延生长法、氧化还原法以及化学气相 材料 ． 氧化还原法是一种利用强氧化剂将石墨氧化剥离成氧化石墨烯 （ GO） ，然后再将其脱 氧还原制备石墨烯的工艺，利用氧化还原法制备的石墨烯由于具有一定的含氧基团 ，所以通常被称为 沉积法等 GO） ［26 ～ 31］． 利用氧化GO 透明电极已被广泛应用于发光二极管、 还原氧化石墨烯（ Ｒ还原法制备的 Ｒ［32 ～ 36 ］ ． 双光束干涉太阳能电池和场效应晶体管中 无掩模光刻技术是一种无需掩模的光学 曝 光 技 ，其工艺过程如下： 由两束特定波长的相干光波相互干涉构成一个光场场强周期性变化的干 涉图样； 利用干涉图样对光敏材料薄膜进行曝光 ，代表光场强弱变化的周期性条纹被光敏材料薄膜所 术 记录； 在经历显影工艺过程之后便得到与干涉图样相对应的周期性变化的条纹 ． ［42 ］ 本文采用 Hummers 法 制备了氧化石墨烯，利用双光束干涉无掩模光刻技术对 GO 薄膜进行周 ， GO 期性微结构图案化 利用肼蒸气对制备的 微结构阵列进行脱氧还原，然后在其表面蒸镀一层超薄 Au 薄膜，制备了 ＲGO / Au 复合微电极阵列； 将 ＲGO / Au 复合微电极阵列应用到有机太阳能电池 （ OPVs） 中所制备的 OPVs 的光电转换效率可达 3. 43% ．
GO / Au 图 1 （ B ，C） ］ 和扫描电子显微镜（ SEM） ［ 图 1 （ D） ］ 对制备的 Ｒ利用原子力显微镜（ AFM） ［ 复合微电极阵列的表面形貌进行了表征 ． 可以看出，利用双光束干涉无掩模光刻技术制备的周期性 ＲGO / Au 复合微电极阵列的形貌均一，周期性良好． 制备的 ＲGO / Au 复合微电极阵列周期为 2 μm． 从局部放大扫描的 AFM 图［ 图 1 （ C） ］ 中可以看出，在凸起的微结构表面存在一些宽度约为几十纳米的 GO 片状结构的堆叠以及边缘的卷曲造成的 ． 图 1 （ E ） 给出了微结构阵列 褶皱，这些褶皱结构是由于 Ｒ的高度轮廓图． 可以看出，微结构高度约为 110 nm． 以上结果证明采用双光束干涉无掩模光刻技术可 GO / Au 复合微电极阵列，并且通过改变入射光夹角可以制备不同周期的 以有效地制备周期性 ＲＲGO / Au复合微电极阵列． GO 样品进 为了验证肼蒸汽可以有效地对 GO 薄膜进行脱氧还原，对 GO 和经过肼还原之后的 Ｒ行了 X 射线光电子能谱（ XPS） 的表征． 从图 2 可以看出，样品的 C 1s 谱图包含 3 个峰，分别对应 C —C
保护条件下，在 MoO3 上旋涂一层 PCDTBT ∶ PC71 BM（ 质量比为 1 ∶ 4 ，混合物溶剂为邻二氯苯，溶液浓度 为 10 mg / mL） ，旋涂条件为 3000 r / min，旋涂时间为 30 s． 旋涂所得的 PCDTBT ∶ PC71 BM 薄膜厚度约为 80 nm． 将该样品在 70 ℃ 下退火 1 h，以去除溶剂邻二氯苯，然后将其转移至真空有机镀膜机中，在 5×10 －4 Pa的真空条件下，分别蒸镀 LiF（ 1 nm） / Al（ 2 nm） / Ag（ 100 nm） 作为复合阴极．
合溶液中，继续搅拌 15 min； 然后将 200 mL H2 O2 水溶液 （ 质量分数 3% ） 逐滴加入到混合溶液中，直 到混合溶液中不再产生气泡为止 ，以去除多余的 KMnO4 ； 最后采用离心清洗法去除残余的石墨及一些 中间产物，经过多次离心清洗直至溶液的 pH = 7 ，从而获得 GO 溶液． 1． 2． 2 ＲGO / Au 复合微电极阵列的制备 在经过标准程序清洗处理的玻璃衬底上旋涂一层 SU8 2025 溶液，旋转速度为 4000 r / min，旋涂时间为 30 s． SU8 2025 溶液预先用过环戊酮稀释成浓度为 40 mg / mL． SU8 2025 薄膜的厚度约为 100 nm． 将制备的 GO 溶液旋涂到 SU8 2025 薄膜上，旋转速度 8 / GO 样品． 通过多 为 4000 r / min，旋涂时间为 30 s，然后在真空烘箱中于 60 ℃ 加热 30 min，得到 SU8 / GO 样品固定于双光束干涉次旋涂 GO 溶液，可获得不同厚度的 GO 薄膜． 将 SU无掩模光刻系统的 样品架上，进行双光束干涉曝光（ 用波长为 266 nm 的连续激光器作为干涉光源，激光功率为 200 mW， 通过快门控制曝光时间为 20 ms） ． 将曝光后的样品放到 95 ℃ 烘箱中烘 15 min，待样品冷却后，经显影 液显影，即得周期性条状 GO 薄膜阵列． 将上述得到的微结构图案化 GO 阵列放入反应釜中，滴入 250 GO 阵列． 将图案化的 ＲGO 阵列置于金属镀膜机里，在 μL 肼，控制温度为 350 ℃ ，还原 7 h 后得到 Ｒ5×10 －4 Pa 真空条件下，以 0. 05 nm / s 的速度蒸镀 Au 薄膜制备周期性 ＲGO / Au 复合微电极阵列． 1． 2． 3 GO / Au 复合微电极阵列放入真空有机镀膜机中，在 5 ×10 Pa 将制备的 Ｒ的真空条件下，以 0. 05 nm / s 的速度蒸镀 10 nm 厚的 MoO3 薄膜． 然后将样品转移至手套箱中，在 N2 气 OPVs 器件的制备
No． 10
季津海等： 还原氧化石墨烯 / Au 复合微电极阵列的制备及光电特性
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8） 纯，天津市福晨化学试剂厂； 肼（ 分析纯） 购自于天津市光伏精细化工研究所 ； 环氧树脂光刻胶 （ SU2025 购自于美国于 Micro Chem 公司； 石墨 （ 500 目 ） 购自美国 Aldrich 公司； 三氧化钼 （ MoO3 ，纯度 ＞ 99% ） 、聚［ 9H2， 72， 52， 1， 34， 72， 5［ 9（ 1咔唑二基］ 噻吩二基苯并噻二唑二基噻吩 辛基壬基） （ PCDTBT，凝胶渗透色谱纯） 、［ 6， 6］ 二基］ 碳 71丁酸甲酯（ PC71BM，高效液相色谱分析纯） 、氟 苯基化锂（ LiF，纯度 ＞99. 998% ） 购自中国台湾 Luminescence Technology 公司； Au（ 纯度 99. 99% ） 、Ag（ 纯度 99. 95% ） 和 Al（ 纯度 99% ） 购自北京中金研科技有限公司． KQ5200DE 型数控超声波清洗器（ 昆山市超声仪器有限公司 ） ； ＲTS5 型双电测四探针测试仪 （ 广 4A 型台式匀胶机（ 中国科学院微电子研究所） ； 851A 磁力搅拌器（ 巩义 州四探针科技有限公司） ； KW9023A 电热恒温鼓风干燥箱和 DZF6020 真空干燥箱 （ 上海基玮实验 市予华仪器有限责任公司） ； DHG仪器设备有限公司） ； 金属镀膜机（ 北京北仪创新真空技术有限公司 ） ； 266 激光器 （ Coherent Inc． ） ； 有 机镀膜机（ 苏州方昇光电装备技术有限公司） ； Dimension Icon 原子力显微镜（ AFM，德国 Bruker 公司） ； UV2550 紫外分光光度计（ 日本 Shimadzu 公司） ； JSM7500F 扫描电子显微镜（ JEOL 公司） ． 1 ． 2 实验过程 1． 2． 1 采用 Hummers 法制备氧化石墨烯： 将石墨 （ 2 g ） 、NaNO3 （ 2 g ） 和 H2 SO4 （ 96 mL） 在冰浴条件下混合，搅拌； 再将 KMnO4 （ 12 g） 逐渐加入到混合溶液中，搅拌 90 min，此过程中 控制混合溶液温度为 0 ℃ ； 然后将混合溶液加热到 35 ℃ ，搅拌 30 min； 将 15 mL 超纯水逐滴加入到混 氧化石墨烯的制备
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结果与讨论
ＲGO / Au 复合微电极阵列的制备与形貌分析
GO / Au 复合微电极阵列，工艺过程如图 1 （ A） 所示． 利用 无掩模光刻技术制备 Ｒ利用双光束干涉266 nm 8 / GO 结构进行曝光． 由于 SU8具 两束波长为 的激光干涉形成的场强周期性变化的光场对 SU8 层所记录，在经 有光敏特性，在紫外曝光时会发生交联，因此代表光场强弱变化的周期性条纹被 SU8 携带其上层覆盖的 GO 被去除，从而获得与干涉图样相对应 历显影工艺过程之后，未曝光部分的 SU的周期性 GO 阵列． 通过改变两束相干光之间的夹角可以有效地控制所制备的 GO 阵列的周期． 利用 GO 阵列． 为了进一步提高 ＲGO 微电极的导电 肼蒸汽对制备的 GO 阵列进行脱氧还原，从而获得 Ｒ-
3D 显示、传感器及生物医学等领域有着非常广泛的应 基于微电极阵列的微器件在高分辨微显示 、 ［1 ～ 3 ］ ． 基于掩膜版的制备工艺由于针对不同的微电 用，制备周期性透明微电极阵列是其关键技术之一
［4 ， 5 ］ ． 基于刻蚀技术的制备工艺，例如干法刻蚀和湿法刻 极需要制作大量的掩膜版，成本高，灵活性差 蚀，虽然已实现微电极的制备，但是加工设备昂贵，分辨率通常较低，并且常用的金属电极材料及铟 ［6 ～ 10 ］ ． 近年来新发展起来的飞秒激光直写技术 （ FsLDW） 可以实现高 锡氧化物（ ITO） 等不易被有效刻蚀 ［11 ～ 13 ］ ． 因此，寻找一种具有 分辨率图形的微电极阵列的加工 ，但是难以实现大面积微电极阵列的制备
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高等学校化学学报
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GO 微结构 性，利用物理气相沉积工艺在微电极表面蒸镀一层超薄 Au 薄膜． 在蒸镀 Au 薄膜之前，Ｒ之间的凹槽处为裸露的玻璃衬底 ，在蒸镀 Au 薄膜的过程中，由于 Au 与玻璃衬底之间表面能的失配， GO 条纹之间的超薄 Au 薄膜按照“VolmerWeber ” 沉积在 Ｒ生长模式形成不连续的岛状结构，其导电 GO / Au 复合薄膜相比，其导电性可以忽略． 因此在本实验中，不考虑微结构之间凹槽处 性很差，与 ＲGO / Au 复合微电极阵列的影响． 的超薄 Au 薄膜对 Ｒ-
Vol． 37
2016 年 10 月
高等学校化学学报
CHEMICAL JOUＲNAL OF CHINESE UNIVEＲSITIES
No． 10
1826 ～ 1832
doi： 10． 7503 / cjcu20160352
还原氧化石墨烯 / Au 复合微电极阵列的 制备及光电特性
季津海，闻雪梅，陈 洋，毕宴钢
Fig源自文库 1
Schematic diagram of the process steps for fabrication of the ＲGO / Au composite microelectrode array（ A） ， AFM images of the surface of ＲGO / Au composite microelectrode array（ B，C） ，height profile of ＲGO / Au composite microelectrode array （ D ） and SEM images of ＲGO / Au composite microelectrode array（ E）
（ 吉林大学电子科学与工程学院 ，长春 130021 ） 摘要 利用双光束干涉无掩模光刻技术制备了周期性氧化石墨烯微结构阵列 ，利用肼蒸气对氧化石墨烯脱
GO / Au） ． 对复合电极在可见 氧还原，然后蒸镀超薄 Au 薄膜制备了还原氧化石墨烯 / Au 复合微电极阵列（ ＲGO / Au 复合微电极阵列具有良好的光电特性 ． 将 光波段的透过率和表面电阻进行了表征 ，结果表明，ＲＲGO / Au复合微电极阵列引入到有机太阳电池中作为半透明阳极 ，器件的光电转化效率可达 3. 43% ． 关键词 还原氧化石墨烯 / Au 复合电极； 微电极阵列； 双光束干涉无掩模光刻技术； 肼蒸气还原 O646 文献标志码 A 中图分类号
［37 ～ 41 ］ ［23 ～ 25 ］
1
1． 1
实验部分
试剂与仪器 高锰酸钾、浓硫酸、过氧化氢、乙醇和丙酮均为分析纯，北京化工厂； 硝酸钠和环戊酮均为化学
0518． 网络出版日期 ： 20160923． 收稿日期： 2016基金项目： 国家自然科学基金 （ 批准号： 61322402 ） 资助． mail： yangangbi@ 163． com 联系人简介： 毕宴钢，男，博士，主要从事有机光电器件结构化电极研究． E-
高分辨率、工艺简单、可实现大面积制备微电极阵列 究意义．
［21． 22 ］
［14 ～ 16 ］
的微纳米加工工艺
［17 ～ 20 ］
具有非常重要的研
石墨烯具有高导电性、高透过率、良好的机械稳定性和热稳定性，是一种非常有潜质的透明电极 ． 目前，石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、SiC 外延生长法、氧化还原法以及化学气相 材料 ． 氧化还原法是一种利用强氧化剂将石墨氧化剥离成氧化石墨烯 （ GO） ，然后再将其脱 氧还原制备石墨烯的工艺，利用氧化还原法制备的石墨烯由于具有一定的含氧基团 ，所以通常被称为 沉积法等 GO） ［26 ～ 31］． 利用氧化GO 透明电极已被广泛应用于发光二极管、 还原氧化石墨烯（ Ｒ还原法制备的 Ｒ［32 ～ 36 ］ ． 双光束干涉太阳能电池和场效应晶体管中 无掩模光刻技术是一种无需掩模的光学 曝 光 技 ，其工艺过程如下： 由两束特定波长的相干光波相互干涉构成一个光场场强周期性变化的干 涉图样； 利用干涉图样对光敏材料薄膜进行曝光 ，代表光场强弱变化的周期性条纹被光敏材料薄膜所 术 记录； 在经历显影工艺过程之后便得到与干涉图样相对应的周期性变化的条纹 ． ［42 ］ 本文采用 Hummers 法 制备了氧化石墨烯，利用双光束干涉无掩模光刻技术对 GO 薄膜进行周 ， GO 期性微结构图案化 利用肼蒸气对制备的 微结构阵列进行脱氧还原，然后在其表面蒸镀一层超薄 Au 薄膜，制备了 ＲGO / Au 复合微电极阵列； 将 ＲGO / Au 复合微电极阵列应用到有机太阳能电池 （ OPVs） 中所制备的 OPVs 的光电转换效率可达 3. 43% ．
GO / Au 图 1 （ B ，C） ］ 和扫描电子显微镜（ SEM） ［ 图 1 （ D） ］ 对制备的 Ｒ利用原子力显微镜（ AFM） ［ 复合微电极阵列的表面形貌进行了表征 ． 可以看出，利用双光束干涉无掩模光刻技术制备的周期性 ＲGO / Au 复合微电极阵列的形貌均一，周期性良好． 制备的 ＲGO / Au 复合微电极阵列周期为 2 μm． 从局部放大扫描的 AFM 图［ 图 1 （ C） ］ 中可以看出，在凸起的微结构表面存在一些宽度约为几十纳米的 GO 片状结构的堆叠以及边缘的卷曲造成的 ． 图 1 （ E ） 给出了微结构阵列 褶皱，这些褶皱结构是由于 Ｒ的高度轮廓图． 可以看出，微结构高度约为 110 nm． 以上结果证明采用双光束干涉无掩模光刻技术可 GO / Au 复合微电极阵列，并且通过改变入射光夹角可以制备不同周期的 以有效地制备周期性 ＲＲGO / Au复合微电极阵列． GO 样品进 为了验证肼蒸汽可以有效地对 GO 薄膜进行脱氧还原，对 GO 和经过肼还原之后的 Ｒ行了 X 射线光电子能谱（ XPS） 的表征． 从图 2 可以看出，样品的 C 1s 谱图包含 3 个峰，分别对应 C —C