CN110316726A - 石墨烯纳米线薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列 - Google Patents

石墨烯纳米线薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种石墨烯纳米线薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列，石墨烯纳米线薄膜的制备方法包括以下步骤：以铝基材为基材，采用阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝模板；采用原子层沉积法在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层；采用化学气相沉积法，在金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，并采用模板去除剂去除多孔阳极氧化铝模板、采用催化层去除剂去除金属催化层，得到石墨烯纳米线；以及对石墨烯纳米线进行漂洗，并将漂洗后的石墨烯纳米线分散至成膜溶液中得到膜液，将膜液涂覆于基板的表面，干燥得到石墨烯纳米线薄膜。本发明的技术方案能够使得石墨烯纳米线薄膜具有好的导电性能。

Description

石墨烯纳米线薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列
技术领域
本发明涉及纳米线的制备技术领域，特别涉及一种石墨烯纳米线薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列。
背景技术
随着电子工业的飞速发展，对低能耗、多功能以及环境友好型电子产品的不断需求，柔性电子器件以其独特的柔韧延展性、高效多功能性以及便携可穿戴性已成为电子工业发展的重要趋势。在众多电子器件中，柔性薄膜晶体管也是近几年的一个研究热点。对于柔性薄膜晶体管，传统采用氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)材料作为透明电极，但是ITO材料的导电率较低，这样会使得薄膜晶体管的导电性能差。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种石墨烯纳米线薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列，旨在使得石墨烯纳米线薄膜具有好的导电性能，可以替代传统ITO材料并广泛应用于薄膜晶体管。
为实现上述目的，本发明提出的石墨烯纳米线薄膜的制备方法，包括以下步骤：
以铝基材为基材，采用电化学阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝模板；
采用原子层沉积法在所述多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层；
采用化学气相沉积法，在所述金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，并采用模板去除剂去除所述多孔阳极氧化铝模板、采用催化层去除剂去除所述金属催化层，得到石墨烯纳米线；以及
对所述石墨烯纳米线进行漂洗，并将漂洗后的石墨烯纳米线分散至成膜溶液中，得到膜液，将所述膜液涂覆于基板的表面，干燥得到石墨烯纳米线薄膜。
在本发明的一实施例中，所述采用化学气相沉积法，在所述金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线的步骤包括：
将所述沉积有金属催化层的多孔阳极氧化铝模板放入化学气相沉积反应室中，通入还原性气体，加热至800℃-1200℃，随后通入碳源前驱体生长60s-300s，冷却降温，在金属催化层表面沉积得到石墨烯纳米线。
在本发明的一实施例中，所述还原性气体和所述碳源前驱体的流量比的范围值为8:3至12:1。
在本发明的一实施例中，所述碳源前驱体选用甲烷、乙烯、乙炔中的至少一种。
在本发明的一实施例中，所述金属催化层为铜催化层或镍催化层；和/或，所述金属催化层的厚度为10mm至30mm。
在本发明的一实施例中，所述采用原子层沉积法在所述多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层的步骤包括：
将多孔阳极氧化铝模板放入反应腔内，依次通入金属前驱体和还原性气体，并采用保护气吹扫，在所述多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层。
在本发明的一实施例中，所述金属前驱体的通入时间为0.01s-0.2s，停留时间为2s-20s，所述还原性气体的通入时间为0.01s-0.5s，停留时间为2s-20s；和/或，所述金属催化层为铜催化层，所述金属前驱体选用N,N-二异丙基乙酸铜、1,5-环辛二烯(六氟-2,4-戊二酮)铜、乙酰丙酮铜中的至少一种。
在本发明的一实施例中，所述基材为铝基板，所述以铝基材为基材，采用电化学阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝模板步骤包括：
采用乙醇对铝基板进行洗涤，并经退火处理、冷却，得到洁净的铝基板；和
将洁净的铝基板放入酸性电解液中，以铝基板为阳极进行阳极氧化，得到多孔阳极氧化铝模板。
本发明还提出了一种石墨烯纳米线薄膜，所述石墨烯纳米线薄膜是由如前所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法制备得到。
本发明还提出了一种薄膜晶体管阵列，所述薄膜晶体管阵列包括阵列基板和依次沉积在所述阵列基板表面的栅金属层、栅绝缘层、非晶硅有源层、欧姆接触层、源漏金属层、钝化层及石墨烯纳米线薄膜层，且所述石墨烯纳米线薄膜层至少部分贯穿所述钝化层并与所述源漏金属层连接，所述石墨烯纳米线薄膜层为如前所述的石墨烯纳米线薄膜。
本发明的技术方案，首先以铝基材为基材，采用电化学阳极氧化法制备得到多孔阳极氧化铝模板，然后采用原子层沉积法在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积一层金属催化层，接着采用化学沉积法在金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，并采用模板去除剂去除多孔阳极氧化铝模板，采用催化层去除剂去除金属催化层，便可得到石墨烯纳米线，将石墨烯纳米线分散至成膜溶液得到膜液，随后将膜液涂覆于基板上经干燥后便可得到石墨烯纳米线薄膜。由于石墨烯纳米线是由小尺寸石墨烯堆叠而成，则可以使得电子在其直径方向高速传输，且电子的传输性能高，从而制备得到石墨烯纳米线薄膜导电性能好，可以替代传统ITO材料作为透明电极，广泛应用于薄膜晶体管。并且，由于金属催化层是采用原子层沉积法沉积得到的，且原子层沉积法的表面反应具有自限制吸附性能，则沉积得到的金属催化层具有好的均匀性、致密性及阶梯覆盖率，从而在金属催化层表面沉积得到的石墨烯纳米线均匀性好、密度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明石墨烯纳米线薄膜制备方法一实施例的步骤流程示意图；
图2为图1石墨烯纳米线薄膜制备方法中步骤S10的细化步骤流程示意图；
图3为本发明石墨烯纳米线薄膜制备方法中多孔阳极氧化铝模板的扫描电镜图；
图4为本发明薄膜晶体管阵列的剖视结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 薄膜晶体管阵列 50 欧姆接触层
10 阵列基板 60 源漏金属层
20 栅金属层 70 钝化层
30 栅绝缘层 80 石墨烯纳米线薄膜层
40 非晶硅有源层
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种石墨烯纳米线薄膜的制备方法，请参阅图1，该制备方法包括以下步骤：
步骤S10，以铝基材为基材，采用电化学阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝模板；
步骤S20，采用原子层沉积法在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层；
步骤S30，采用化学气相沉积法，在金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，并采用模板去除剂去除多孔阳极氧化铝模板、采用催化层去除剂去除金属催化层，得到石墨烯纳米线；
步骤S40，对石墨烯纳米线进行漂洗，并将漂洗后的石墨烯纳米线分散至成膜溶液中，得到膜液，将膜液涂覆于基板的表面，干燥得到石墨烯纳米线薄膜。
具体地，多孔阳极氧化铝模板为多孔结构，一般是以铝基材为基材，采用电化学阳极氧化法制备得到。采用原子层沉积法在多孔阳极氧化铝的孔内壁面沉积一层金属催化层，用以作为后续石墨烯生长的催化剂。随后采用化学气相法在金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，可以理解的，石墨烯纳米线也沉积在多孔阳极氧化铝模板的孔内，如此，可以通过调整多孔阳极氧化铝模板的孔尺寸来控制石墨烯纳米线的尺寸，也即通过多孔阳极氧化铝模板的孔径和深度来控制石墨烯纳米线的长径比，这里采用模板法制备的石墨烯纳米线长径比大。接着采用模板去除剂去除多孔阳极氧化铝模板，采用催化层去除剂去除金属催化层，便可得到石墨烯纳米线。之后对得到的石墨烯纳米线进行漂洗，这里漂洗一般采用水和醇溶液进行漂洗，并将漂洗后的石墨烯纳米线分散至成膜溶液中，得到分散均匀的膜液，这里成膜溶液一般选用体积浓度为0.5％-5％的醇溶液，醇溶液可以是乙醇溶液或异丙醇或其他醇溶液。最后将分散均匀的膜液涂覆于基板的表面，经干燥后便可得到石墨烯纳米线薄膜，这里基板一般选用玻璃板，干燥一般采用退火干燥，干燥效率高。
需要说明的是，模板去除剂一般选用酸溶液，以有效地去除多孔阳极氧化铝模板，酸溶液可选用磷酸、硫酸、草酸中的一种或多种混合物。金属催化层一般选用惰性金属催化层，比如铜催化层或镍催化层，催化层去除剂一般选用活泼金属盐溶液，这样活泼金属盐溶液可以将惰性金属进行置换而去除。
因此，可以理解的，本发明的技术方案，首先以铝基材为基材，采用电化学阳极氧化法制备得到多孔阳极氧化铝模板，然后采用原子层沉积法在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积一层金属催化层，接着采用化学沉积法在金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，并采用模板去除剂去除多孔阳极氧化铝模板，采用催化层去除剂去除金属催化层，便可得到石墨烯纳米线，将石墨烯纳米线分散至成膜溶液得到膜液，随后将膜液涂覆于基板上经干燥后便可得到石墨烯纳米线薄膜。由于石墨烯纳米线是由小尺寸石墨烯堆叠而成，则可以使得电子在其直径方向高速传输，且电子的传输性能高，从而制备得到石墨烯纳米线薄膜导电性能好，可以替代传统ITO材料作为透明电极，广泛应用于薄膜晶体管。并且，由于金属催化层是采用原子层沉积法沉积得到的，且原子层沉积法的表面反应具有自限制吸附性能，则沉积得到的金属催化层具有好的均匀性、致密性及阶梯覆盖率，从而在金属催化层表面沉积得到的石墨烯纳米线均匀性好、密度高。
步骤S30，采用化学气相沉积法，在金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线包括：将沉积有金属催化层的多孔阳极氧化铝模板放入化学气相沉积反应室中，通入还原性气体，加热至800℃-1200℃，随后通入碳源前驱体生长60s-300s，冷却降温，在金属催化层表面沉积得到石墨烯纳米线。这里还原性气体的通入，起到保护金属催化层的作用，以防止金属催化层被氧化，这样金属催化层便可以作为生长石墨烯的催化剂。当温度加热至800℃、或1000℃、或1200℃时，碳源前驱体会在金属催化层的催化作用下分解碳原子，碳原子在金属催化层的表面连接成膜，即为石墨烯纳米线。这里为了保证碳源前驱体尽可能充分生长呈石墨烯纳米线，保持生长时间为60s、或150s、或300s。
在采用化学气相沉积法制备石墨烯纳米线时，要严格调节还原性气体和碳源前驱体的流量比，以使得沉积得到的石墨烯纳米线均匀性和密度好，一般地，还原性气体和碳源前驱体的流量比的范围值为8:3至12:1，即二者流量比可为8:3、或4:1、或8:1、或12:1。
需要说明的是，碳源前驱体一般选用碳氢化合物。碳源前驱体选用甲烷、乙烯、乙炔中的至少一种。甲烷、乙烯及乙炔均为气体，甲烷气体在1000℃的温度下在金属催化层的催化作用下能够分解成碳原子，乙烯和乙炔在1200℃温度下均能够分解成碳原子，碳原子在金属催化层的表面连接成膜，即为石墨烯纳米线。当然地，碳源前驱体也可选用其他的碳氢化合物。
在本发明的一实施例中，金属催化层为铜催化层或镍催化层。铜和镍均为惰性金属，均可作为碳源前驱体生长石墨烯的催化剂。
在本发明的实施例中，要严格控制金属催化层的厚度，以使得金属催化层能够充分地发挥其催化作用。一般地，金属催化层的厚度控制为10mm至30mm，即将金属催化层的厚度控制为10mm、或20mm、或30mm。
步骤S20，采用原子层沉积法在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层包括：将多孔阳极氧化铝模板放入反应腔内，依次通入金属前驱体和还原性气体，并采用保护气吹扫，在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层。
具体地，金属前驱体一般选用有机金属化合物，主要提供金属源，由于有机金属化合物含有官能团，能够与模板表面结合，以便于形成金属催化层，而且有机金属化合物沸点低，可以在低温下生长成金属催化层薄膜。还原性气体一般采用氢气或一氧化碳，将有机金属化合物中金属离子还原成金属单质，得到金属催化层，作为后续石墨烯生长的催化剂。还原性气体可选用氢气等离子体，如此可使得其还原反应能够在低温下进行。保护气一般选用氩气，是对沉积得到的金属催化层进行保护，以防止其被氧化。在采用原子层沉积法制备金属催化层时，先通入金属前驱体，并停留一定时间，接着再通入还原性气体，并停留一定时间，每通入气体后均采用氩气进行吹扫，最终便可在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层。
需要说明的是，原子沉积法沉积得到金属催化层，要严格控制好通入时间和停留时间，以使得金属催化层均匀性好。一般地，金属前驱体的通入时间为0.01s-0.2s，停留时间为2s-20s，还原性气体的通入时间为0.01s-0.5s，停留时间为2s-20s。在采用原子层沉积法制备金属催化层时，先通入金属前驱体，通入时间为0.01s、或0.02s、或0.1s、或0.2s，并停留2s、或10s、或20s，采用氩气吹扫后，接着通入还原性气体，通入时间为0.01s、或0.03s、或0.2s、或0.5s，并停留2s、或10s、或20s，采用氩气吹扫后，最终便可沉积达到金属催化层。这里金属催化层是采用原子层沉积法沉积得到的，由于原子层沉积法的表面自限制吸附性能，则沉积得到的金属催化层具有好的均匀性、致密性及阶梯覆盖率，并且金属催化层的厚度易于控制。
在本发明的一实施例中，金属催化层为铜催化层，金属前驱体选用N，N-二异丙基乙酸铜、1,5-环辛二烯(六氟-2,4-戊二酮)铜、乙酰丙酮铜中的至少一种。这里选用铜作为后续石墨烯生长的催化剂，在采用原子层沉积法制备铜催化层时，金属前驱体采用有机铜化合物，比如N,N-二异丙基乙酸铜、1,5-环辛二烯(六氟-2,4-戊二酮)铜、乙酰丙酮铜中的一种或多种混合物。
请参阅图2，在本发明的一实施例中，铝基材选用铝基板，步骤S10，以铝基材为基材，采用电化学阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝模板具体包括：
步骤S11，采用乙醇对铝基板进行洗涤，并经退火处理、冷却，得到洁净的铝基板；
步骤S12，将洁净的铝基板放入酸性电解液中，以铝基板为阳极进行阳极氧化，得到多孔阳极氧化铝模板。
具体地，首先将铝基板放入乙醇中，超声震荡5min-10min，以去除铝基板表面的油污，之后放入烘箱中以500℃-600℃的温度退火处理2h-4h，除去铝基板表面的溶剂，之后经冷却便可得到洁净的铝基板。然后，将洁净的铝基板放入酸性电解液，以铝基板为阳极进行阳极氧化5min-30min，便可得到多孔阳极氧化铝模板，这里酸性电解液可选用草酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液或其他的酸溶液。并且，也要严格控制好酸性电解液的浓度，以使得多孔阳极氧化铝模板的孔尺寸适宜，且性能好，一般地，采用酸性电解液的浓度为0.1mol/L-0.8mol/L。
需要说明的是，步骤S11中铝基板选用纯度不小于99.99％的铝材料，以有利于阳极氧化过程的顺利进行。
在本发明的一实施例中，酸性电解液采用磷酸溶液、草酸溶液及硫酸溶液的混合物，其中磷酸溶液的浓度为0.1mol/L-0.5mol/L，草酸溶液的浓度为0.2mol/L-0.8mol/L，硫酸溶液的浓度为0.2mol/L-0.6mol/L，且磷酸溶液、草酸溶液及硫酸溶液的体积比为(160-220):(20-60):(3-20)。
请参阅图3，由多孔阳极氧化铝模板的扫描电镜图可以看出，多孔阳极氧化铝模板为多孔结构，由于石墨烯纳米线是沉积在多孔阳极氧化铝模板的孔内，则可以通过调控多孔阳极氧化铝模板的孔径和长度来控制石墨烯纳米线的尺寸。
本发明还提出了一种石墨烯纳米线薄膜，石墨烯纳米线薄膜是由如前所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法制备得到。
请参阅图4，本发明还提出了一种薄膜晶体管阵列100，薄膜晶体管阵列100包括阵列基板10和依次沉积在阵列基板10表面的栅金属层20、栅绝缘层30、非晶硅有源层40、欧姆接触层50、源漏金属层60、钝化层70及石墨烯纳米线薄膜层80，石墨烯纳米线薄膜层80至少部分贯穿钝化层70并与源漏金属层60连接，石墨烯纳米线薄膜层80是由如前所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法制备得到。
以下通过具体实施例对本发明石墨烯纳米线薄膜及其制备方法进行详细说明。
实施例1
本实施例中，石墨烯纳米线薄膜由以下步骤制备得到：
(1)多孔阳极氧化铝模板的制备：首先将纯度为99.99％的铝基板放入乙醇中，超声震荡5min，去除铝基板表面的油污，之后放入烘箱中以500℃的温度退火处理3h，除去铝基板表面的溶剂，之后经冷却便可得到洁净的铝基板；然后，将洁净的铝基板放入浓度为0.2mol/L的草酸溶液中，以铝基板为阳极进行阳极氧化10min，便可得到多孔阳极氧化铝模板。
(2)金属催化层的制备：将多孔阳极氧化铝模板放入原子层沉积反应室内，先通入N,N-二异丙基乙酸铜，通入时间为0.02s，并停留10s，采用氩气吹扫5s，接着通入还原性气体氢气等离子体，通入时间为0.03s，并停留10s，采用氩气吹扫10s，如此循环50次，最终在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到铜催化层。
(3)石墨烯纳米线的制备：将沉积有金属催化层的多孔阳极氧化铝模板放入化学气相沉积反应室内，保持压强为100Pa，功率为300W，首先通入还原性气体氢气，氢气的流量为80sccm，加热至1000℃，随后通入甲烷，甲烷的流量为10sccm，生长100s，之后冷却降温，便可在金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，然后采用磷酸去除多孔阳极氧化铝模板，采用三氯化铁溶液溶解去除铜催化层，即可得到石墨烯纳米线。
(4)石墨烯纳米线薄膜的制备：采用水和乙醇溶液对石墨烯纳米线进行漂洗，并将漂洗后的石墨烯纳米线分散至体积浓度为0.5％的乙醇溶液，得到溶质浓度为1.0％的膜液，之后采用旋涂法将膜液涂覆在玻璃基板的表面，并于60℃下退火干燥，得到稳定透明的石墨烯纳米线薄膜。
实施例2
本实施例中，石墨烯纳米线薄膜由以下步骤制备得到：
(1)多孔阳极氧化铝模板的制备：首先将纯度为99.99％的铝基板放入乙醇中，超声震荡7min，去除铝基板表面的油污，之后放入烘箱中以550℃的温度退火处理4h，除去铝基板表面的溶剂，之后经冷却便可得到洁净的铝基板；然后，将洁净的铝基板放入浓度为0.5mol/L的磷酸溶液中，以铝基板为阳极进行阳极氧化15min，便可得到多孔阳极氧化铝模板。
(2)金属催化层的制备：将多孔阳极氧化铝模板放入原子层沉积反应室内，先通入1,5-环辛二烯(六氟-2,4-戊二酮)铜，通入时间为0.04s，并停留15s，采用氩气吹扫10s，接着通入还原性气体氢气等离子体，通入时间为0.05s，并停留15s，采用氩气吹扫15s，如此循环100次，最终在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到铜催化层。
(3)石墨烯纳米线的制备：将沉积有金属催化层的多孔阳极氧化铝模板放入化学气相沉积反应室内，保持压强为120Pa，功率为400W，首先通入还原性气体氢气，氢气的流量为100sccm，加热至1000℃，随后通入甲烷，甲烷的流量为20sccm，生长180s，之后冷却降温，便可在金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，然后采用磷酸去除多孔阳极氧化铝模板，采用三氯化铁溶液溶解去除铜催化层，即可得到石墨烯纳米线。
(4)石墨烯纳米线薄膜的制备：采用水和乙醇溶液对石墨烯纳米线进行漂洗，并将漂洗后的石墨烯纳米线分散至体积浓度为2.5％的异丙醇溶液，得到溶质浓度为1.2％的膜液，之后采用旋涂法将膜液涂覆在玻璃基板的表面，并于120℃下退火干燥，得到稳定透明的石墨烯纳米线薄膜。
实施例3
本实施例中，石墨烯纳米线薄膜由以下步骤制备得到：
(1)多孔阳极氧化铝模板的制备：首先将纯度为99.99％的铝基板放入乙醇中，超声震荡10min，去除铝基板表面的油污，之后放入烘箱中以600℃的温度退火处理2h，除去铝基板表面的溶剂，之后经冷却便可得到洁净的铝基板；然后，将洁净的铝基板放入浓度为0.2mol/L的硫酸溶液中，以铝基板为阳极进行阳极氧化25min，便可得到多孔阳极氧化铝模板。
(2)金属催化层的制备：将多孔阳极氧化铝模板放入原子层沉积反应室内，先通入乙酰丙酮铜，通入时间为0.05s，并停留20s，采用氩气吹扫12s，接着通入还原性气体氢气等离子体，通入时间为0.08s，并停留20s，采用氩气吹扫12s，如此循环50次，最终在多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到铜催化层。
(3)石墨烯纳米线的制备：将沉积有金属催化层的多孔阳极氧化铝模板放入化学气相沉积反应室内，保持压强为150Pa，功率为500W，首先通入还原性气体氢气，氢气的流量为120sccm，加热至1000℃，随后通入甲烷，甲烷的流量为30sccm，生长300s，之后冷却降温，便可在金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，然后采用磷酸去除多孔阳极氧化铝模板，采用三氯化铁溶液溶解去除铜催化层，即可得到石墨烯纳米线。
(4)石墨烯纳米线薄膜的制备：采用水和乙醇溶液对石墨烯纳米线进行漂洗，并将漂洗后的石墨烯纳米线分散至体积浓度为5％的异丙醇溶液，得到溶质浓度为1.5％的膜液，之后采用旋涂法将膜液涂覆在玻璃基板的表面，并于150℃下退火干燥，得到稳定透明的石墨烯纳米线薄膜。
对实施例1至实施例3制备得到的石墨烯纳米线薄膜进行导电性能测试，测试结果显示实施例1至3得到的石墨烯纳米线薄膜导电率为均在2×106S/m至6×106S/m范围内，而传统的ITO材料的导电率为100S/m至200S/m，即相较于传统的ITO材料，本发明制备得到的石墨烯纳米线薄膜具有好的导电性。可以理解的，本发明石墨烯纳米线是由小尺寸石墨烯堆叠而成，则可以使得电子在其直径方向高速传输，且电子的传输性能高，导电性好。同时，采用雾度仪对实施例1至实施例3制备得到的石墨烯纳米线薄膜进行雾度测试，测试结果为各实施例制备得到的石墨烯纳米线薄膜的雾度均在0.5％至1.5％范围内，而传统的ITO材料的雾度为3％左右，也即，相较于传统的ITO材料，本发明制备得到的石墨烯纳米线薄膜雾度小。同时，各实施例制备得到的石墨烯纳米线薄膜透明性、均匀性、致密性、透光性、弯曲性、稳定性等方面的性能好，当应用于薄膜晶体管阵列及显示面板时具有很好的前景。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种石墨烯纳米线薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
以铝基材为基材，采用电化学阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝模板；
采用原子层沉积法在所述多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层；
采用化学气相沉积法，在所述金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线，并采用模板去除剂去除所述多孔阳极氧化铝模板、采用催化层去除剂去除所述金属催化层，得到石墨烯纳米线；以及
对所述石墨烯纳米线进行漂洗，并将漂洗后的石墨烯纳米线分散至成膜溶液中，得到膜液，将所述膜液涂覆于基板的表面，干燥得到石墨烯纳米线薄膜。
2.如权利要求1所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法，其特征在于，所述采用化学气相沉积法，在所述金属催化层的表面沉积得到石墨烯纳米线的步骤包括：
将所述沉积有金属催化层的多孔阳极氧化铝模板放入化学气相沉积反应室中，通入还原性气体，加热至800℃-1200℃，随后通入碳源前驱体生长60s-300s，冷却降温，在金属催化层表面沉积得到石墨烯纳米线。
3.如权利要求2所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法，其特征在于，所述还原性气体和所述碳源前驱体的流量比的范围值为8:3至12:1。
4.如权利要求2所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法，其特征在于，所述碳源前驱体选用甲烷、乙烯、乙炔中的至少一种。
5.如权利要求1所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属催化层为铜催化层或镍催化层；
和/或，所述金属催化层的厚度为10mm至30mm。
6.如权利要求1所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法，其特征在于，所述采用原子层沉积法在所述多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层的步骤包括：
将多孔阳极氧化铝模板放入反应腔内，依次通入金属前驱体和还原性气体，并采用保护气吹扫，在所述多孔阳极氧化铝模板的孔内壁面沉积得到金属催化层。
7.如权利要求6所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属前驱体的通入时间为0.01s-0.2s，停留时间为2s-20s，所述还原性气体的通入时间为0.01s-0.5s，停留时间为2s-20s；
和/或，所述金属催化层为铜催化层，所述金属前驱体选用N,N-二异丙基乙酸铜、1,5-环辛二烯(六氟-2,4-戊二酮)铜、乙酰丙酮铜中的至少一种。
8.如权利要求1至7中任一项所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法，其特征在于，所述铝基材为铝基板，所述以铝基材为基材，采用电化学阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝模板步骤包括：
采用乙醇对铝基板进行洗涤，并经退火处理、冷却，得到洁净的铝基板；
将洁净的铝基板放入酸性电解液中，以铝基板为阳极进行阳极氧化，得到多孔阳极氧化铝模板。
9.一种石墨烯纳米线薄膜，其特征在于，所述石墨烯纳米线薄膜是由权利要求1至8中任一项所述的石墨烯纳米线薄膜的制备方法制备得到。
10.一种薄膜晶体管阵列，其特征在于，所述薄膜晶体管阵列包括阵列基板和依次沉积在所述阵列基板表面的栅金属层、栅绝缘层、非晶硅有源层、欧姆接触层、源漏金属层、钝化层及石墨烯纳米线薄膜层，且所述石墨烯纳米线薄膜层至少部分贯穿所述钝化层并与所述源漏金属层连接，所述石墨烯纳米线薄膜层为权利要求9所述的石墨烯纳米线薄膜。
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