本发明涉及悬空石墨烯薄膜材料，具体涉及一种自支撑石墨烯阵列及其制备方法、应用和装置。
背景技术：
1、微机电系统(micro-electro-mechanical system，简称mems)近年来飞速发展，在高性能传感器行业应用广泛。基于自支撑石墨烯的mems技术进一步提高了器件性能，具备巨大应用潜力，受到学术界和工业界广泛关注。石墨烯应用到mems芯片上需要经过石墨烯薄膜生长、薄膜转移至目标阵列基底、器件封装等步骤，转移是其中关键步骤，决定了敏感振膜元件的完整性和预应力稳定性，最终影响芯片响应性能。
2、将石墨烯薄膜转移至目标阵列基底的方法分为干法和湿法两大类，现有技术中干法难以转移大面积的石墨烯薄膜，且转移后薄膜阵列的悬空率低；现有技术中湿法转移过程中，因液体的存在目标阵列基底中阵列内溶液的排除中容易造成石墨烯薄膜的破裂，造成悬空率的降低。
技术实现思路
1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中缺少一种大尺寸石墨烯薄膜转移至目标阵列基底的方法，从而提供一种自支撑石墨烯阵列及其制备方法、应用和装置。
2、本发明提供一种自支撑石墨烯阵列的制备方法，包括如下步骤：
3、s1，将带生长衬底的石墨烯薄膜置于刻蚀液中，刻蚀除去生长衬底，得到浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜；
4、s2，将浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜转移至自支撑环上，之后使石墨烯薄膜两侧产生气压差；将目标阵列基底贴附于低压一侧的石墨烯薄膜表面，即得到所述自支撑石墨烯阵列。
5、将厚度在纳米尺度的石墨烯薄膜，转移至毫米尺寸的目标阵列基底（阵列中包含微米尺寸的悬空区），难度极其巨大，现有技术中无论用干法或者湿法，其阵列的悬空率均难以达到有效提高。将石墨烯薄膜转移至支撑环上后，支撑环与石墨烯薄膜之间的范德华力可以在不破坏石墨烯薄膜的基础上有效固定石墨烯薄膜，申请人研究发现，通过巧妙的施加气压差，从而使石墨烯薄膜能够与目标阵列基底贴合，有效的提高了悬空率。
6、可以理解的将石墨烯薄膜转移至自支撑环上后，石墨烯薄膜与自支撑环接触部位在薄膜两侧产生气压差及在目标阵列基底贴附于低压一侧的石墨烯薄膜表面的过程中均不会发生相对滑动。
7、优选的，所述自支撑环的材料为金属、塑料、玻璃或陶瓷。
8、优选的，将浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜转移至自支撑环上的过程为将支撑环置于刻蚀液中将刻蚀液排出使石墨烯薄膜落在支撑环上，即实现了浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜转移至自支撑环上；
9、优选的，将浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜转移至自支撑环上的过程为将刻蚀液置换为第一溶剂，将支撑环置于第一溶液中将第一溶液排出使石墨烯薄膜落在支撑环上，即实现了浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜转移至自支撑环上。
10、优选的，石墨烯薄膜转移至自支撑环上后其悬空面积为 0.2mm2至35000mm2。
11、优选的，所述石墨烯薄膜转移至自支撑环上后其悬空面积对应的等效直径与所述石墨烯薄膜厚度的比值为50000-5000000。
12、优选的，移至自支撑环的石墨烯薄膜中具有第一面和第二面，其中第二面与支撑环表面接触；
13、石墨烯薄膜两侧产生气压差的过程为将石墨烯薄膜的第一面和第二面分别置于第一气氛，和第二气氛中，且第一气氛的气压大于第二气氛的气压。
14、优选的，石墨烯薄膜两侧产生的气压差大于或等于10 pa。
15、优选的，所述目标阵列基底在与石墨烯薄膜贴合一侧具有若干开孔，所述开孔区域使石墨烯薄膜悬空；
16、其中，所述若干开孔形成阵列；
17、优选的，所述阵列选自矩形阵列、蜂窝阵列或环形阵列；
18、优选的，所述目标阵列基底的材料包括sio2、氮化硅、聚合物材料、金属材料、陶瓷材料；
19、优选的，所述开孔在石墨烯薄膜上的投影为规则或不规则形状；
20、进一步优选的，所述开孔在石墨烯薄膜上的投影包括圆形、椭圆形、方形、矩形或多边形；
21、优选的，所述开孔在石墨烯薄膜上的投影的等效直径为5-2000μm。
22、优选的，所述目标阵列基底表面还设置有槽，所述槽设置于所述阵列的边缘区域，所述槽贯穿所述目标阵列基底表面；
23、优选的，所述槽的纵宽比小于50000；
24、优选的，所述槽与所述阵列中最近开孔的间距为5～10000μm。
25、本发明还提供一种制备自支撑石墨烯阵列的装置，包括：
26、本体，所述本体内部为空腔，所述本体上部具有开口；
27、开口处活动设置支撑环，所述支撑环用于支撑石墨烯薄膜；
28、与开口相对设置的目标阵列基底移动平台，其中目标阵列基底移动平台承载目标阵列基底与石墨烯薄膜表面贴合；
29、本体还包括气体流动口，所述气体流动口用于调整本体空腔内的气压。
30、本发明还提供一种自支撑石墨烯阵列，采用上述所述的制备方法制备得到或由上述所述的装置制备得到。
31、本发明还提供一种上述所述的制备方法制备得到的自支撑石墨烯阵列、由上述所述的装置制备得到的自支撑石墨烯阵列或上述所述的自支撑石墨烯阵列在光电传感器、声学振膜、声学探测器、微纳器件领域中的应用。
32、本发明技术方案，具有如下优点：
33、1.本申请提供一种自支撑石墨烯阵列的制备方法，包括如下步骤：s1，将带生长衬底的石墨烯薄膜置于刻蚀液中，刻蚀除去生长衬底，得到浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜；s2，将浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜转移至自支撑环上，之后使石墨烯薄膜两侧产生气压差；将目标阵列基底贴附于低压一侧的石墨烯薄膜表面，即得到所述自支撑石墨烯阵列。
34、将石墨烯薄膜转移至支撑环上后，支撑环与石墨烯薄膜之间的范德华力可以在不破坏石墨烯薄膜的基础上有效固定石墨烯薄膜，并巧妙的通过施加气压差，从而使石墨烯薄膜与目标阵列基底之间的结合力有效提高，进而使石墨烯薄膜能够与目标阵列基底贴合，有效的提高了悬空率。
35、2.本身提供的目标阵列基底表面还设置有槽，所述槽设置于所述阵列的边缘区域，所述槽贯穿所述目标阵列基底表面。
36、所述槽的开设可有效的排除石墨烯薄膜与目标阵列基底之间的多余气体，从而使石墨烯薄膜能够与目标阵列基底贴合性能进一步加强，进而进一步提高了悬空率。
1.一种自支撑石墨烯阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述自支撑环的材料为金属、塑料、玻璃或陶瓷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜转移至自支撑环上的过程为将支撑环置于刻蚀液中将刻蚀液排出使石墨烯薄膜落在支撑环上，即实现了浮于刻蚀液表面的石墨烯薄膜转移至自支撑环上；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，石墨烯薄膜转移至自支撑环上后其悬空面积为 0.2mm2至35000mm2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，移至自支撑环的石墨烯薄膜中具有第一面和第二面，其中第二面与支撑环表面接触；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述目标阵列基底在与石墨烯薄膜贴合一侧具有若干开孔，所述开孔区域使石墨烯薄膜悬空；
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述目标阵列基底表面还设置有槽，所述槽设置于所述阵列的边缘区域，所述槽贯穿所述目标阵列基底表面；
8.一种制备自支撑石墨烯阵列的装置，其特征在于，包括：
9.一种自支撑石墨烯阵列，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到或由权利要求8所述的装置制备得到。
10.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的自支撑石墨烯阵列、由权利要求7所述的装置制备得到的自支撑石墨烯阵列或权利要求8所述的自支撑石墨烯阵列在光电传感器、声学振膜、声学探测器、微纳器件领域中的应用。