激光诱导石墨烯图案化技术是一种利用激光定向热解碳的前驱体来实现石墨烯图案化制备的方法。其基本原理是在激光照射下，局部空间的温度会升高，从而诱导该区域的碳源分子或化合物发生化学反应而被分解，分解后的碳经过重组形成石墨烯图案。目前，科研人员已经开发出了多种激光诱导石墨烯图案化制备的方法，根据对碳前驱体选择的不同，主要包括激光诱导化学气相沉积法和激光诱导外延生长法。激光诱导化学气相沉积法主要使用气态碳源，而激光诱导外延生长法主要在固态碳源表面直接进行石墨烯图案化制备。这些方法所采用的碳源种类丰富[图5-27（a）]，并且能耗低、制备时间短，为复杂石墨烯纳米图案的低成本制备提供了可能性。

激光诱导化学气相沉积法是利用激光对特定区域进行升温，气态碳源在高温状态下发生裂解并重组，最终实现石墨烯的图案化生长。Park等在CH4和H2环境下，使用该技术在Ni箔表面上实现了石墨烯图案的定点制备，原理如图5-27（b）所示。在激光束照射下，焦点处的局部温度可以快速地升高，在去除激光束后，焦点处的局部温度又可以急剧地下降。因而，该生长过程比常规热化学气相沉积法要快3个数量级左右。因此，利用该技术可以在纳秒甚至是皮秒的时间内实现石墨烯图案的制备，并且无须多余的退火和氢化过程。此外，在具有催化作用的金属基底上，通过特殊路径下的激光扫描可以直接实现石墨烯的图案化制备，避免了石墨烯光刻、刻蚀过程所带来的污染和缺陷。然而，该技术需要在充满前驱气体的密闭腔室内进行，而且需要激光束能够精确地前后移动，这对仪器的精密程度提出了更高的要求。

图5-27　激光诱导石墨烯图案化制备实验结果图

（a）激光诱导化学气相沉积法原理图；（b）利用激光诱导化学气相沉积法实现石墨烯的定点制备；（c，d）激光诱导外延生长法进行石墨烯图案化制备的SEM图和俄歇电子能谱表面组成图；（e）激光直写技术进行激光诱导石墨烯图案化流程图；（f，g）激光直写技术制备石墨烯图案的光学显微镜图和拉曼成像图；（h，i）激光照射石墨纳米粒子制备石墨烯图案原理图；（j）激光照射方法制备的具有周期结构石墨烯图案(www.daowen.com)

激光诱导外延石墨烯图案化生长则可以有效解决上述问题，其主要思想是在目标基底（固态碳源）表面直接利用激光束诱导石墨烯的合成。当基底被激光束加热时，照射区域局部温度快速升高，并导致固态碳源表面的热解和原子脱离，最后碳原子重新排列后形成石墨烯。Lee等利用这种方法成功地在SiC基底上制作了石墨烯图案，并通过对激光能量密度的控制，将石墨烯薄膜的厚度降至单层。激光加工后SiC基底表面石墨烯图案的SEM图如图5-27（c）所示。从图中可以清晰地看到，激光扫描过的区域与其他区域具有明显不同的颜色对比。图5-27（d）显示了俄歇电子能谱表面组成图，图中的红色和黄色代表该区域碳含量的高低，分别对应于单层和双层石墨烯。该图表明在激光照射区域，SiC基底表面的碳浓度要高于基底的其他部分。

除此之外，激光诱导石墨烯图案化技术也可以通过激光直写技术来实现，其制备的流程图如图5-27（e）所示。首先通过在各种绝缘基底上溅射Ni/C薄膜提供碳源，然后利用激光加热来生长石墨烯薄膜。通过该流程制备得到石墨烯图案的光学显微镜图及对应的石墨烯2D峰拉曼成像图如图5-27（f，g）所示。从图中可以明显地看出，制备得到的石墨烯生长均匀且图案可控。同时，该技术对实验条件的要求较低，不需要在高真空环境下进行。另外，Ye等也报道了在常压环境条件下，通过激光照射石墨纳米粒子涂覆的Ni表面，可以实现任意石墨烯图案的制备[图5-27（h～j）]，生长速率超过28.8cm2/min。通过选择不同激光类型，可以进一步获得不同表面形状和尺寸精度的石墨烯图案。

总之，激光诱导石墨烯图案化技术可以采用各种碳前驱体来实现石墨烯图案化的制备，为石墨烯集成器件的制备提供了一条崭新的道路。然而，这种方法目前还存在效率低、基底灵活性差的问题。