CN112680719A - 石墨烯薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种石墨烯薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列。其中，所述石墨烯薄膜的制备方法包括以下步骤：制备填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜；采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅薄膜表面沉积石墨烯；以及去除所述分级多孔二氧化硅薄膜后，得到石墨烯薄膜。本申请的技术方案制备的石墨烯薄膜导电性能较好，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。

Description

石墨烯薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列

技术领域

本申请涉及石墨烯技术领域，特别涉及一种石墨烯薄膜及其制备方法、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成为了下一代电子工业发展的重要领域，引起人们越来越多的关注。其中晶体管作为许多电子设备驱动部分的放大器和开关，在电子器件中应用很多，故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。

申请内容

本申请的主要目的是提供一种石墨烯薄膜及其制备方法、以及薄膜晶体管阵列，旨在使得石墨烯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，本申请提出的石墨烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：

制备填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜；

采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅薄膜表面沉积石墨烯；以及

去除所述分级多孔二氧化硅薄膜后，得到石墨烯薄膜。

可选地，制备填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜的步骤包括：

采用溶胶凝胶法制备分级多孔二氧化硅；

采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅的孔道内沉积金属催化剂；以及

将沉积有金属催化剂的分级多孔二氧化硅分散至醇溶液中，压制得到填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜。

可选地，采用溶胶凝胶法制备分级多孔二氧化硅的步骤中，包括：

将有机溶剂与水混合，得到混合溶剂；

向所述混合溶剂中加入硅前驱体源、表面活性剂及催化剂，搅拌使其分散，离心分离后，得到分级多孔二氧化硅。

可选地，采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅的孔道内沉积金属催化剂的步骤中，包括：

在惰性环境中，向所述分级多孔二氧化硅的孔道内交替通入金属催化剂前驱体和第一还原性气体。

可选地，所述金属催化剂前驱体的通入时间为0.01s-0.2s，停留时间为2s-20s，吹扫时间为2s-30s；

和/或，所述第一还原性气体的通入时间为0.01s-0.5s，停留时间为2s-20s，吹扫时间为2s-30s。

可选地，所述金属催化剂为铜催化剂，所述金属催化剂前驱体为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。

可选地，采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅薄膜表面沉积石墨烯的步骤中，包括：

将所述分级多孔二氧化硅薄膜放入反应腔内，通入碳源前驱体，采用保护气进行第一次吹扫，通入第二还原性气体，并采用保护气进行第二次吹扫，之后进行加热退火处理。

可选地，所述碳源前驱体的通入时间为0.01s-0.1s，停留时间为2s-10s，第一次吹扫的时间为5s-20s；

和/或，所述第二还原性气体的通入时间为0.01s-0.2s，停留时间为5s-20s，第二次吹扫的时间为5s-20s。

本申请还提出了一种石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜是由如前所述的石墨烯薄膜的制备方法制备得到。

本申请还提出了一种薄膜晶体管阵列，所述薄膜晶体管阵列包括基板和依次沉积在所述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、钝化层及石墨烯薄膜层，且所述石墨烯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，所述石墨烯薄膜层为如前所述的石墨烯薄膜。

本申请的技术方案，首先制备填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜，然后采用原子层沉积方法在分级多孔二氧化硅薄膜表面沉积石墨烯，去除分级多孔二氧化硅薄膜后便可得到石墨烯薄膜，该制备方法操作较为简单，制备的石墨烯薄膜导电性能较好，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，这里制备工艺相较于直接成膜工艺，可以有效地提高薄膜的孔隙率和比表面积，为后续生长石墨烯提高更多的孔道。进一步地，本申请石墨烯薄膜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反应具有自限制吸附性能，则沉积得到的石墨烯薄膜具有好的均匀性、致密性及阶梯覆盖率。同时，采用原子层沉积法可以实现单原子层石墨烯的可控生长，有利于高质量的石墨烯的合成，可以降低沉积时还原性气体的含量，提高产品的电导率，且高活性的原子层沉积前驱体源和反应体制，可以在较低温度下制备，从而节省了能源，提高了产品的品质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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为本申请石墨烯薄膜的制备方法一实施例中的步骤流程示意图；

图2为图1中步骤S10的细化步骤流程示意图；

图3为本申请分级多孔二氧化硅制备的原理示意图；

图4为本申请薄膜晶体管阵列的剖视结构示意图。

附图标号说明：

本申请目的的实现、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

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

另外，本申请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，也不在本申请要求的保护范围之内。

本申请提出一种石墨烯薄膜的制备方法。

参照图1，在本申请石墨烯薄膜的制备方法一实施例中，石墨烯薄膜的制备方法包括以下步骤：

步骤S10，制备填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜；

步骤S20，采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅薄膜表面沉积石墨烯；以及

步骤S30，去除所述分级多孔二氧化硅薄膜后，得到石墨烯薄膜。

分级多孔二氧化硅作为分级多孔材料，是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成，包括大孔、介孔及微孔等组成，具有很大的比表面积和孔容量。金属催化剂填充于分级多孔二氧化硅薄膜的孔道内，金属催化剂可以为铜催化剂、镍催化剂或其他合理且有效的金属催化剂。将填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅分散至成膜溶液中，经压制操作便可得到填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜。分级多孔二氧化硅薄膜可以作为后续石墨烯生长的模板，其中金属催化剂作为石墨烯生长的催化剂。随后采用原子沉积法在分级多孔二氧化硅薄膜的表面沉积石墨烯，将分级多孔二氧化硅薄膜去除后便可得到石墨烯薄膜。原子层沉积法是一种特殊的化学气相沉积技术，是通过将气相前驱体交替通入反应室并在沉积基体表面发生化学吸附反应形成薄膜的一种方法。当前驱体分子达到沉积基体表面，它们会在表面化学吸附并发生表面反应，原子层沉积的表面反应具有自限制性，即化学吸附自限制性和顺次反应自限制性，这种自限制特征是原子层沉积的基础，通过不断重复这种自限制性反应形成纳米颗粒或薄膜，生产极好的三维保形性化学计量薄膜，由于原子层沉积的表面化学自限制吸附性能，可以在高深沟槽结构得到应用，其应用范围较为广泛，且采用原子层沉积法制备的膜层均匀性、致密性、阶梯覆盖率及厚度控制等方面均具有明显的优势。

可以理解的，本申请的技术方案，首先制备填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜，然后采用原子层沉积方法在分级多孔二氧化硅薄膜表面沉积石墨烯，去除分级多孔二氧化硅薄膜后便可得到石墨烯薄膜，该制备方法操作较为简单，制备的石墨烯薄膜导电性能较好，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，这里制备工艺相较于直接成膜工艺，可以有效地提高薄膜的孔隙率和比表面积，为后续生长石墨烯提高更多的孔道。进一步地，本申请石墨烯薄膜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反应具有自限制吸附性能，则沉积得到的石墨烯薄膜具有好的均匀性、致密性及阶梯覆盖率。同时，采用原子层沉积法可以实现单原子层石墨烯的可控生长，有利于高质量的石墨烯的合成，可以降低沉积时还原性气体的含量，提高产品的电导率，且高活性的原子层沉积前驱体源和反应体制，可以在较低温度下制备，从而节省了能源，提高了产品的品质。

参照图2和图3，在本申请一实施例中，步骤S10，制备填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜的步骤包括：

步骤S11，采用溶胶凝胶法制备分级多孔二氧化硅；

步骤S12，采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅的孔道内沉积金属催化剂；以及

步骤S13，将沉积有金属催化剂的分级多孔二氧化硅分散至醇溶液中，压制得到填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜。

具体地，溶胶-凝胶法是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶的一种方法，采用该方法制备的多级多孔二氧化硅均匀性较好，与固相反应相比，反应较为容易，且操作温度较低。由于分级多孔二氧化硅为多孔结构，具有很大的比表面积和孔容量，可以采用原子层沉积法将金属催化剂沉积在分级多孔二氧化硅的孔道内。由于这里金属催化剂是采用原子层沉积法沉积得到的，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剂具有好的均匀性、致密性及阶梯覆盖率，从而使得后续沉积得到的石墨烯薄膜均匀性好、密度高。之后，将沉积有金属催化剂的分级多孔二氧化硅分散至醇溶液中，得到成膜溶液，经压制便可得到填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜。该制备方法操作较为简单，且在常温下操作，成本较低。

进一步地，步骤S11，采用溶胶凝胶法制备分级多孔二氧化硅的步骤中，包括：

将有机溶剂与水混合，得到混合溶剂；

向所述混合溶剂中加入硅前驱体源、表面活性剂及催化剂，搅拌使其分散，离心分离后，得到分级多孔二氧化硅。

具体地，将有机溶剂和水以0.3至0.5的比值进行混合，得到混合溶剂，其中有机溶剂可选为乙醇、异丙醇、丁醇等醇溶剂。之后向混合溶剂中加入硅前驱体源、表面活性剂及催化剂，其中硅前驱体源可以为正硅酸乙酯(TEOS)，表面活性剂可以为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵。催化剂可选为氨水，加入氨水后控制体系的pH值为8-10，在20℃-50℃的温度下，以400rpm-800rpm的转速搅拌使其快速分散4-10h，之后经离心分离后，便可得到分级多孔二氧化硅粉末。

在采用溶胶凝胶法制备分级多孔二氧化硅时，硅前驱体发生水解形成羟基化合物，羟基化合物发生缩聚反应形成溶胶，溶胶经陈化得到凝胶。其中的表面活性剂具有亲水和亲油的两亲结构，容易在溶液中形成不同的聚集状态，可以有效地控制溶胶溶液中形成不同形貌的纳米结构，如此便可得到分级多孔二氧化硅结构，其具有较大的比表面积和孔容量，能够吸附大量气体而具有超低介电常数k值。超低的介电常数值，可以减小寄生电容，降低漏电流；同时也可以解决因寄生电容而引起的信号串扰和RC电路延时等显示问题。并且采用溶胶凝胶法制备分级多孔二氧化硅，常温下即可进行，制备工艺较为简单，成本较低。

进一步地，步骤S12，采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅的孔道内沉积金属催化剂的步骤中，包括：

在惰性环境中，向所述分级多孔二氧化硅的孔道内交替通入金属催化剂前驱体和第一还原性气体。

其中，金属催化剂前驱体的通入时间为0.01s-0.2s，停留时间为2s-20s，吹扫时间为2s-30s；所述第一还原性气体的通入时间为0.01s-0.5s，停留时间为2s-20s，吹扫时间为2s-30s。

这里通过反应时间和反应周期的控制，可以精确控制金属催化剂的生长厚度和均匀性，获得致密且均匀的金属催化剂层；且脉冲气体反应过程不会引入反应杂质，保证金属催化剂的高纯度。

可选的实施例中，金属催化剂为铜催化剂，金属催化剂前驱体为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沉积铜催化剂时，金属催化剂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。

在本申请的一实施例中，步骤S20，采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅薄膜表面沉积石墨烯的步骤中，包括：

将分级多孔二氧化硅薄膜放入反应腔内，通入碳源前驱体，采用保护气进行第一次吹扫，通入第二还原性气体，并采用保护气进行第二次吹扫，之后进行加热退火处理。

这里碳源前驱体可选为乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇；2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇中的至少一种，保护气可选为氩，第二还原性气体为等离子体氢气。具体操作为将填充有金属催化剂的分级二氧化硅薄膜放入反应腔内，先通入碳源前驱体，其通入时间为0.01s-0.1s，并停留时间为2s-10s，采用氩保护气对其进行第一次吹扫，第一次吹扫的时间为5s-20s；接着向反应室内通入第二还原性气体等离子体氢气，其通入时间为0.01s-0.2s，并停留时间为5s-20s，采用氩保护对其进行第二次吹扫，第二次吹扫的时间为5s-20s。如此便完成了一次操作，之后循环上述操作，总循环次数可选为50次，在200℃至250℃的温度下加热退火30min-120min，在该温度下，碳源前驱体会在金属催化剂的催化作用下分解碳原子，碳原子在模板的表面和孔道内连接成膜，即为石墨烯薄膜。

可以理解的，在采用原子层沉积法制备石墨烯薄膜时，通过严格控制每一成分的通入时间和停留时间，可以得到均匀性和致密性较好的石墨烯薄膜。

在本申请的一实施例中，步骤S30，去除所述分级多孔二氧化硅薄膜后，得到石墨烯薄膜的步骤中，包括：

采用氢氟酸或氢氧化钠溶液去除分级多孔二氧化硅，采用金属盐溶液去除金属催化剂，得到石墨烯薄膜。

这里氢氟酸或氢氧化钠溶液可以有效去除分级多孔二氧化硅，在金属催化剂选用铜催化剂时，金属盐选用三氯化铁溶液，三氯化铁溶液可以有效去除金属铜，可选地，三氯化铁溶液浓度为0.5mol/L-2mol/L。

本申请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，本申请还提出了一种薄膜晶体管阵列100，薄膜晶体管阵列100包括基板10和依次沉积在基板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申请石墨烯薄膜及其制备方法进行详细说明。

实施例1

本实施例中，石墨烯薄膜可以通过以下步骤制备得到：

(1)分级多孔二氧化硅的制备：将乙醇与水混合得到混合溶剂，其中乙醇与水的比例为0.3，向该混合溶剂中添加正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵及氨水，并控制体系pH值为8，在25℃的温度下，以450rpm的转速搅拌使其快速分散8h，之后经离心分离后，便可得到分级多孔二氧化硅粉末。

(2)采用原子层沉积法在分级多孔二氧化硅的孔道内沉积铜催化剂：在惰性的环境中，向分级多孔二氧化硅的孔道内交替通入N,N-二异丙基乙酸铜和第一还原性气体氢气。其中，金属催化剂前驱体的通入时间为0.01s，停留时间为5s，吹扫时间为5s；第一还原性气体的通入时间为0.05s，停留时间为5s，吹扫时间为10s。

(3)石墨烯薄膜的制备：以填充铜催化剂的分级多孔二氧化硅为模板，将该模板放入反应腔内，先通入甲醇，其通入时间为0.02s，并停留时间为5s，采用氩保护气对其进行第一次吹扫，第一次吹扫的时间为10s；接着向反应室内通入等离子体氢气，其通入时间为0.04s，并停留时间为10s，采用氩保护对其进行第二次吹扫，第二次吹扫的时间为10s。如此便完成了一次操作，并循环该操作，总循环次数可选为50次，之后在200℃的温度下加热退火100min，便可在分级多孔二氧化硅的表面沉积得到石墨烯，最后采用氢氟酸或氢氧化钠溶液去除分级多孔二氧化硅，采用氯化铁溶液去除铜催化剂，便可得到石墨烯薄膜。

实施例2

本实施例中，石墨烯薄膜可以通过以下步骤制备得到：

(1)分级多孔二氧化硅的制备：将异丙醇与水混合得到混合溶剂，其中乙醇与水的比例为0.4，向该混合溶剂中添加正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵及氨水，并控制体系pH值为9，在40℃的温度下，以600rpm的转速搅拌使其快速分散5h，之后经离心分离后，便可得到分级多孔二氧化硅粉末。

(2)采用原子层沉积法在分级多孔二氧化硅的孔道内沉积铜催化剂：在惰性的环境中，向分级多孔二氧化硅的孔道内交替通入1,5-环辛二烯(六氟-2,4-戊二酮)铜和第一还原性气体氢气。其中，金属催化剂前驱体的通入时间为0.1s，停留时间为10s，吹扫时间为10s；第一还原性气体的通入时间为0.2s，停留时间为15s，吹扫时间为10s。

(3)石墨烯薄膜的制备：以填充铜催化剂的分级多孔二氧化硅为模板，将该模板放入反应腔内，先通入正丙醇，其通入时间为0.1s，并停留时间为7s，采用氩保护气对其进行第一次吹扫，第一次吹扫的时间为12s；接着向反应室内通入等离子体氢气，其通入时间为0.05s，并停留时间为12s，采用氩保护对其进行第二次吹扫，第二次吹扫的时间为12s。如此便完成了一次操作，并循环该操作，总循环次数可选为50次，之后在250℃的温度下加热退火75min，便可在分级多孔二氧化硅的表面沉积得到石墨烯，最后采用氢氟酸或氢氧化钠溶液去除分级多孔二氧化硅，采用氯化铁溶液去除铜催化剂，便可得到石墨烯薄膜。

实施例3

本实施例中，石墨烯薄膜可以通过以下步骤制备得到：

(1)分级多孔二氧化硅的制备：将丁醇与水混合得到混合溶剂，其中乙醇与水的比例为0.5，向该混合溶剂中添加正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵及氨水，并控制体系pH值为10，在45℃的温度下，以600rpm的转速搅拌使其快速分散5h，之后经离心分离后，便可得到分级多孔二氧化硅粉末。

(2)采用原子层沉积法在分级多孔二氧化硅的孔道内沉积铜催化剂：在惰性的环境中，向分级多孔二氧化硅的孔道内交替通入乙酰丙酮铜和第一还原性气体氢气。其中，金属催化剂前驱体的通入时间为0.1s，停留时间为15s，吹扫时间为15s；第一还原性气体的通入时间为0.5s，停留时间为15s，吹扫时间为20s。

(3)石墨烯薄膜的制备：以填充铜催化剂的分级多孔二氧化硅为模板，将该模板放入反应腔内，先通入1-丁醇，其通入时间为0.2s，并停留时间为10s，采用氩保护气对其进行第一次吹扫，第一次吹扫的时间为15s；接着向反应室内通入等离子体氢气，其通入时间为0.06s，并停留时间为10s，采用氩保护对其进行第二次吹扫，第二次吹扫的时间为15s。如此便完成了一次操作，并循环该操作，总循环次数可选为50次，之后在250℃的温度下加热退火500min，便可在分级多孔二氧化硅的表面沉积得到石墨烯，最后采用氢氟酸或氢氧化钠溶液去除分级多孔二氧化硅，采用氯化铁溶液去除铜催化剂，便可得到石墨烯薄膜。

对实施例1至实施例3制备得到的石墨烯薄膜膜进行导电性能测试，将其配置成0.8mg/ml-1.5mg/ml的石墨烯液，并对其进行电导率测量，测试结果显示其电导率均高达7.5×10⁶S/m-8.2×10⁶S/m，由此看出，本申请制备得到的石墨烯薄膜具有较高的电导率，即导电性好。同时，各实施例制备得到的石墨烯碳纳米管复合膜透明性、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。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的申请构思下，利用本申请说明书及附图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申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜；

采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅薄膜表面沉积石墨烯；以及

去除所述分级多孔二氧化硅薄膜后，得到石墨烯薄膜。

2.如权利要求1所述的石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，制备填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜的步骤包括：

采用溶胶凝胶法制备分级多孔二氧化硅；

采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅的孔道内沉积金属催化剂；以及

将沉积有金属催化剂的分级多孔二氧化硅分散至醇溶液中，压制得到填充有金属催化剂的分级多孔二氧化硅薄膜。

3.如权利要求2所述的石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，采用溶胶凝胶法制备分级多孔二氧化硅的步骤中，包括：

将有机溶剂与水混合，得到混合溶剂；

向所述混合溶剂中加入硅前驱体源、表面活性剂及催化剂，搅拌使其分散，离心分离后，得到分级多孔二氧化硅。

4.如权利要求2所述的石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅的孔道内沉积金属催化剂的步骤中，包括：

在惰性环境中，向所述分级多孔二氧化硅的孔道内交替通入金属催化剂前驱体和第一还原性气体。

5.如权利要求4所述的石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂前驱体的通入时间为0.01s-0.2s，停留时间为2s-20s，吹扫时间为2s-30s；

和/或，所述第一还原性气体的通入时间为0.01s-0.5s，停留时间为2s-20s，吹扫时间为2s-30s。

6.如权利要求4所述的石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂为铜催化剂，所述金属催化剂前驱体为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。

7.如权利要求1至6中任一项所述的石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，采用原子层沉积法在所述分级多孔二氧化硅薄膜表面沉积石墨烯的步骤中，包括：

将所述分级多孔二氧化硅薄膜放入反应腔内，通入碳源前驱体，采用保护气进行第一次吹扫，通入第二还原性气体，并采用保护气进行第二次吹扫，之后进行加热退火处理。

8.如权利要求7所述的石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述碳源前驱体的通入时间为0.01s-0.1s，停留时间为2s-10s，第一次吹扫的时间为5s-20s；

和/或，所述第二还原性气体的通入时间为0.01s-0.2s，停留时间为5s-20s，第二次吹扫的时间为5s-20s。

9.一种石墨烯薄膜，其特征在于，所述石墨烯薄膜是由权利要求1至8中任一项所述的石墨烯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基板和依次沉积在所述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、钝化层及石墨烯薄膜层，且所述石墨烯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，所述石墨烯薄膜层为权利要求9所述的石墨烯薄膜。

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