光学曝光和电子束曝光是微纳加工的主流技术。光学曝光技术的分辨率已经从亚微米发展到纳米尺寸，但是随之造成的是设备复杂度、加工难度及成本的提高，因此光学曝光技术在更小尺寸器件制备方面的发展受到制约。具有超高分辨率的电子束曝光技术使器件尺寸可以满足科研和应用领域的需求，但是逐点扫描的方式无法满足器件高效制备的需求。而纳米压印技术的开发恰好解决了上述问题，该技术主要是在机械力的作用下将模板上的图案等比例复制到有压印胶的基底上，其具有高分辨率、高加工效率、低成本等特点。

纳米压印技术的原理是通过在掩模版和压印胶之间施加均匀的机械力，使具有纳米结构的模板与压印胶紧密结合，处于液态或黏流态状态下的压印胶逐渐填充模板上的微纳米结构；之后通过相应处理使压印胶固化并将模板与压印胶分离，使模板上的纳米图案等比例复制在压印胶上；最后通过刻蚀等图形转移技术将压印胶上的图案转移至基底上。从基本原理上可以看出该方法工艺过程非常简单，其分辨率不受光学衍射极限的限制，主要取决于模板本身的分辨率和压印胶的分辨率。其制备方式主要是平面间的相互复制，具有工作效率高、工作面积大等特点，是用于高通量制造纳米图案的重要技术。

纳米压印技术可避免光线衍射或电子束散射对图案化精度的影响，因此可以很好地应用于纳米尺度石墨烯图案的制备。利用该技术实现石墨烯图案化的工艺流程主要包括压印模板的制备、模板表面处理、石墨烯转移、旋涂压印胶、压印及脱模、图形转移。

模板的制备在纳米压印技术之中是至关重要的一个环节，纳米压印制备图案实际上是将模板上的图案复制到压印胶上的过程，因此制备图案的分辨率主要由模板的质量来决定。纳米压印模板主要通过电子束曝光进行制备，根据不同的图形及加工要求，模板的材料可以是石英、硅等硬质材料，也可以是聚二甲基硅氧烷（PDMS）等柔性材料。

在进行压印之前，对于制备好的压印模板需要进行表面处理，目的是降低在压印过程中模板与压印胶之间的黏附性，这对压印过程中成功脱模和保护模板有着至关重要的作用。石墨烯的转移与之前所述相同，获得高质量、高洁净度的石墨烯薄膜仍是实现高质量图案化制备的前提条件。压印胶通常为高分子聚合物材料，与其他工艺中的光刻胶类似，主要的不同之处在于压印胶在压印过程中会发生形变，需要通过相应的固化方式使其结构固化。压印胶在基底表面的覆盖通常分为旋涂、滴涂、滚涂、提拉等方式。在制备好压印模板并且在覆盖石墨烯的基底表面均匀旋涂压印胶后，将两者相对放置，根据压印胶的性质选择合适的外加机械力、温度和压印时间等条件，使液态压印胶逐渐填充模板并固化。在此基础上，通过外力破坏压印胶与模板之间的黏附力并将两者分离即脱模过程。最后，结合刻蚀工艺将压印胶上的图案转移到石墨烯表面以产生目标石墨烯图案。(www.daowen.com)

基于纳米压印技术，Liang等制备得到了亚10nm的石墨烯纳米网格阵列，其制备流程如图5-8（a）所示。首先，使用静电印刷将石墨烯薄膜沉积到基底上；然后，在石墨烯薄膜表面旋涂大约20nm厚的抗蚀剂层，并使用带有六角柱的压印模板将六边形网格图案热压印到抗蚀剂层上；最后，利用氧等离子体刻蚀掉未受保护的石墨烯区域，去除残留抗蚀剂即可获得石墨烯纳米网格阵列。图5-8（b）展示了刻蚀后的实验结果及结构尺寸随刻蚀时间的变化，可以看出制备的石墨烯图形规则，而且随刻蚀时间增加结构尺寸逐渐减小。此外，该方法也可以制备石墨烯纳米带、纳米环等。

图5-8　纳米压印技术加工石墨烯图案

（a）纳米压印技术加工流程；（b）石墨烯纳米网格宽度与刻蚀时间关系