发明创造名称：一种掺杂型石墨烯纳米带光电子器件的制备方法
外观设计名称：
决定号：199046
决定日：2019-12-30
委内编号：1F285031
优先权日：
申请（专利）号：201710556011.1
申请日：2017-07-01
复审请求人：内蒙古民族大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：蒋煜婧
合议组组长：张弘
参审员：刘乐
国际分类号：H01L31/18，H01L33/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：权利要求与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，而该区别技术特征属于本领域的公知常识，对所属领域的技术人员来说，在最接近的现有技术的基础上结合本领域的公知常识得到该权利要求所要求保护的技术方案是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201710556011.1，名称为“一种掺杂型石墨烯纳米带光电子器件的制备方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为内蒙古民族大学。本申请的申请日为2017年07月01日，公开日为2017年11月03日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年04月19日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1不符合专利法第22条第3款的规定。权利要求1的技术方案与对比文件1（CN105655242A，公开日为2016年06月08日）公开的技术方案相比，区别技术特征为：对掺杂元素注入后的所述铜衬底进行第一阶段保温，在三温区管式炉中进行，首先对炉子进行机械抽真空，待气压降低到20Pa以下，开启分子泵抽至103帕斯卡，接着对炉腔进行加热并持续通入氩氢混合气体，气体流量恒定为20sccm并保持压强在100Torr；制备的掺杂型石墨烯纳米带放入酒精中，形成悬浮液，然后将悬浮液滴在带有绝缘层的硅衬底上，然后防止在烘胶台上烘烤，使酒精挥发，重复3-5次；在硅片上涂上对光敏感的光刻胶，光透过掩模板把掩膜版上的图形转移到光刻胶上，然后将曝光后带有光刻胶的衬底放入显影液中发生反应，把溶解的部分去掉，在光刻层下留下一个孔，这个孔和掩模板的图形相对应，对纳米材料进行电极蒸镀；电极的厚度以及电极制备后光刻胶的去除。而抽真空，待气压降低到20Pa以下，开启分子泵抽至103帕斯卡为常规的选择；氩氢退火气体流量、压强为常规的选择；悬浮液滴在带有衬底上后烘烤为常规的技术手段；电极的具体制备方法为本领域的常规工艺方法；电极的厚度以及电极制备后光刻胶的去除为本领域的惯用技术手段。因此，权利要求1相对于对比文件1和本领域的公知常识的结合不具备创造性。驳回决定所依据的文本为申请日2017年07月01日提交的说明书第1-51段、说明书摘要；2019年03月14日提交的权利要求第1项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种掺杂型石墨烯纳米带光电子器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、掺杂型石墨烯纳米带的制备
提供一铜衬底，在所述铜衬底上形成镍薄膜层；在所述镍薄膜层上选择一特定区域，在所述特定区域分别注入N型掺杂元素、P型掺杂元素，以分别形成富N型掺杂元素区和富P型掺杂元素区；对掺杂元素注入后的所述铜衬底进行第一阶段保温，在三温区管式炉中进行，首先对炉子进行机械抽真空，待气压降低到20Pa以下，开启分子泵抽至103帕斯卡，接着对炉腔进行加热并持续通入氩氢混合气体，气体流量恒定为20sccm并保持压强在100Torr，以使所述铜衬底和所述镍薄膜层形成铜镍合金衬底，从而使注入到所述镍薄膜层特定区域中的N型掺杂元素、P型掺杂元素在所述铜镍合金衬底的表面聚集；然后在氩氢混合气体环境下进行第二阶段保温，以分别在所述富N型掺杂元素区和所述富P型掺杂元素区得到N型掺杂石墨烯、B型掺杂石墨烯和P型掺杂石墨烯；最后缓慢冷却降至室温；
步骤2、纳米材料的转移
将步骤1制备的掺杂型石墨烯纳米带放入酒精中，形成悬浮液，然后将悬浮液滴在带有绝缘层的硅衬底上，然后防止在烘胶台上烘烤，使酒精挥发，重复3-5次，直到纳米带转移到衬底上；
步骤3、电极图案的转移
在硅片上涂上对光敏感的光刻胶，光透过掩模板把掩膜版上的图形转移到光刻胶上，然后将曝光后带有光刻胶的衬底放入显影液中发生反应，把溶解的部分去掉，在光刻层下留下一个孔，这个孔和掩模板的图形相对应；
步骤4、电极的制备
对纳米材料进行电极蒸镀；
步骤4中，电极蒸镀的厚度为45-55nm；
步骤4中，电极蒸镀后，把光刻胶的部分溶解掉，把沉积后的衬底放入丙酮中，光刻胶与丙酮反应溶解。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年05月23日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了权利要求书的替换页，包括权利要求第1项。复审请求人认为：1）步骤1中第一阶段保温过程，通入的气体以及参数不同；2）本申请的核心技术方案对比文件1完全没有公开，该不同点是本申请的创新点，即步骤2，3和4未被对比文件1公开且构成了本申请的创新点；3）本申请和对比文件1的产物及产物的物理性质不同。复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种掺杂型石墨烯纳米带光电子器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、掺杂型石墨烯纳米带的制备；提供一铜衬底，在所述铜衬底上形成镍薄膜层；在所述镍薄膜层上选择一特定区域，在所述特定区域分别注入N型掺杂元素、P型掺杂元素，以分别形成富N型掺杂元素区、富P型掺杂元素区；对掺杂元素注入后的所述铜衬底进行第一阶段保温，在三温区管式炉中进行，首先对炉子进行机械抽真空，待气压降低到20Pa以下，开启分子泵抽至103帕斯卡，接着对炉腔进行加热并持续通入氩氢混合气体，气体流量恒定为20sccm并保持压强在100Torr，以使所述铜衬底和所述镍薄膜层形成铜镍合金衬底，从而使注入到所述镍薄膜层特定区域中的N型掺杂元素、P型掺杂元素在所述铜镍合金衬底的表面聚集；然后在氩氢混合气体环境下进行第二阶段保温，以分别在所述富N型掺杂元素区和所述富P型掺杂元素区得到N型掺杂石墨烯、P型掺杂石墨烯；最后缓慢冷却降至室温；
步骤2、纳米材料的转移；将步骤1制备的掺杂型石墨烯纳米带放入酒精中，形成悬浮液，然后将悬浮液滴在带有绝缘层的硅衬底上，然后防止在烘胶台上烘烤，使酒精挥发，重复3-5次，直到纳米带转移到衬底上；
步骤3、电极图案的转移；在硅片上涂上对光敏感的光刻胶，光透过掩模板把掩膜版上的图形转移到光刻胶上，然后将曝光后带有光刻胶的衬底放入显影液中发生反应，把溶解的部分去掉，在光刻层下留下一个孔，这个孔和掩模板的图形相对应；
步骤4、电极的制备；对纳米材料进行电极蒸镀；电极蒸镀的厚度为45-55nm；电极蒸镀后，把光刻胶的部分溶解掉，把沉积后的衬底放入丙酮中，光刻胶与丙酮反应溶解。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年06月18日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：1、机械泵、分子泵配合获得需要压强为本领域的惯用技术手段；保温过程的具体压强以及气体流量均为常规的选择。本申请形成悬浮液转移、对比文件1使用光刻胶转移均为石墨烯材料的具体转移技术手段。本申请步骤3电极图案转移的具体工艺方法为lift-off。而lift-off为本领域形成图案化电极的惯用技术手段。以上惯用技术手段或者常规选择，并不足以为本申请带来创造性。2、步骤1与对比文件1除第一阶段保温的压强、气体流量存在差别外，其余技术特征均相同。相同的技术手段必然获得相同的器件结构。虽然，本申请的主题名称为掺杂型石墨烯纳米带光电子器件，但其申请文件中并没有公开掺杂型石墨烯纳米带的具体制备方法。本领域技术人员通过本申请并不确定其如何制备。因此，其公开不充分。3、本申请在铜衬底上形成不同掺杂区域以及铜镍合金，形成铜镍合金的过程在氩氢的混合气体环境下进行。之后在氩氢的混合气体环境下保温，前后所有工艺中并没有引入碳源。因此，其不可能在铜镍合金上形成石墨烯材料，该制备方法并不能制备出掺杂型石墨烯纳米带光电子器件，不具备实用性。步骤1中为封闭式撰写方法，在任何区域引入碳源，均不符合专利法第33条的规定，因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年09月04日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1相对于对比文件1和本领域的公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的陈述意见，合议组认为：1）在对样品进行加热前，为了避免样品与炉管内的氧气反应，本领域技术人员通常会先将炉管内抽真空，待气压降低到20Pa以下，开启分子泵抽至103帕斯卡是本领域常规的抽真空方法；氩氢气体是本领域常用低氢还原气体，通常用于防止合金被氧化，且依照铜镍合金衬底的特性需要而选择其流量、压强也是本领域的常规选择；2）如本申请的背景技术部分所述，为了弥补石墨烯的缺陷，对石墨烯进行掺杂是一种有效的方法，纳米半导体材料具有优异的电学和光学性质，因此本申请的发明点在于制备掺杂型石墨烯纳米带光电子器件。其核心点在于如何形成掺杂型石墨烯纳米带，而对比文件1公开了掺杂型石墨烯纳米带的制备方法，因此，对比文件1公开了本申请的核心技术方案，而本申请步骤2,3和4是将掺杂型石墨烯纳米带转移到衬底上，并在其上形成电极的步骤。针对步骤2，而将包含样品的酒精悬浮液滴在衬底上后烘烤使酒精蒸发以将纳米带转移到衬底上是本领域的常规的技术手段，同时对比文件1也公开了转移到衬底上的步骤：使用二氧化硅将样品剩余的悬浮于三氯化铁溶液表面的光刻胶/掺杂石墨烯从三氯化铁溶液中捞出，形成光刻胶/掺杂石墨烯/二氧化硅样品，然后用气枪吹干。将光刻胶/掺杂石墨烯/二氧化硅样品置于丙酮溶液中，在80℃温度下，水浴加热12h，最后去除光刻胶。从而完成了将N型掺杂石墨烯51和P型掺杂石墨烯52从铜镍合金衬底11 上转移至二氧化硅衬底6上的过程。根据对比文件1公开的上述内容结合本领域技术人员的常用技术手段容易想到采取步骤2的方式来实现纳米带的转移。针对步骤3，通过形成一层光刻胶，接着光刻和显影，最后蚀刻光刻胶来形成图案是本领域形成图案的常用手段。针对步骤4，用蒸镀方法形成电极，电极的厚度以及电极制备后去除光刻胶为本领域的惯用技术手段。 并且对比文件1公开了去除光刻胶的方法：将样品置于丙酮溶液中，在80℃温度下，水浴加热12h，最后去除光刻胶。综上所述，步骤2,3和4都是本领域的惯用技术手段，不需要付出创造性的劳动，也没有带来意料不到的技术效果；3）根据本申请和对比文件1公开的制备步骤可以看出本申请和对比文件1形成的产物是类似，都是具有纳米尺寸的PN结构的掺杂石墨烯，因此，二者形成的产物的物理性质也是类似的。
复审请求人于2019年09月27日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：1）本申请的核心技术方案对比文件1完全没有公开，该不同点是本申请的创新点，即步骤2，3和4未被对比文件1公开且构成了本申请的创新点；2）本申请和对比文件1的产物及产物的物理性质不同；3）本申请和对比文件1的目的不同，本申请的目的在于提供一种掺杂型石墨烯纳米带光电子器件的制备方法；对比文件1公开了一种掺杂石墨烯及石墨烯PN结器件的制备方法，其是为了解决现有技术中石墨烯的制备方法会破坏石墨烯性能，或致使石墨烯结构不稳定，无法在特定区域形成PN结；以及采用的制备技术不够成熟或者过于复杂，不适于推广使用的问题。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
决定的理由
（一）审查文本的认定
复审请求人在答复复审通知书时未修改申请文件，因此本复审决定依据的文本与复审通知书所针对的文本相同，即：申请日2017年07月01日提交的明书第1-51段、说明书摘要；2019年05月23日提交的权利要求第1项。
（二）关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
权利要求与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，而该区别技术特征属于本领域的公知常识，对所属领域的技术人员来说，在最接近的现有技术的基础上结合本领域的公知常识得到该权利要求所要求保护的技术方案是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
在本决定中引用原审查部门在驳回决定中所引用的对比文件1作为现有技术，即：
对比文件1：CN105655242A，公开日为2016年06月08日。
1. 权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求保护一种掺杂型石墨烯纳米带光电子器件的制备方法。对比文件1公开了一种掺杂石墨烯PN结器件的制备方法，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第5-92段及图1-11）：提供一铜衬底，在所述铜衬底上形成镍薄膜层；在所述镍薄膜层上选择一特定区域，在所述特定区域分别注入N型掺杂元素和P型掺杂元素，以分别形成富N型掺杂元素区和富P型掺杂元素区；对掺杂元素注入后的所述铜衬底进行第一阶段保温，以使所述铜衬底和所述镍薄膜层形成铜镍合金衬底，从而使注入到所述镍薄膜层特定区域中的N型掺杂元素和P型掺杂元素在所述铜镍合金衬底的表面聚集；然后在甲烷环境下进行第二阶段保温，以分别在所述富N型掺杂元素区和所述富P型掺杂元素区得到N型掺杂石墨烯和P型掺杂石墨烯；最后缓慢冷却降至室温；其具体方法为：将掺杂元素注入后的所述铜衬底放入反应器中，在800℃～1050℃高温和惰性气体的环境下进行第一阶段保温，保温时间为10min～60min，以使所述铜衬底和所述镍薄膜层形成铜镍合金衬底，从而使注入到所述镍薄膜层特定区域中的N型掺杂元素和P型掺杂元素在所述铜镍合金衬底的表面聚集；然后将流量为1sccm～10sccm的甲烷通入所述反应器中进行第二阶段保温，保温时间为10min～60min，以将聚集在所述铜镍合金衬底表面的N型掺杂元素和P型掺杂元素作为形核点，分别在所述富N型掺杂元素区和所述富P型掺杂元素区形成N型掺杂石墨烯和P型掺杂石墨烯；最后缓慢冷却降至室温；将所述N型掺杂石墨烯和所述P型掺杂石墨烯从所述铜镍合金衬底上转移至二氧化硅衬底上；使用二氧化硅将样品剩余的悬浮于三氯化铁溶液表面的光刻胶/掺杂石墨烯从三氯化铁溶液中捞出，形成光刻胶/掺杂石墨烯/二氧化硅样品，然后用气枪吹干。将光刻胶/掺杂石墨烯/二氧化硅样品置于丙酮溶液中，在80℃温度下，水浴加热12h，最后去除光刻胶。从而完成了将N型掺杂石墨烯51和P型掺杂石墨烯52从铜镍合金衬底11 上转移至二氧化硅衬底6上的过程；分别在所述N型掺杂石墨烯和所述P型掺杂石墨烯上制备电极，形成石墨烯PN结器件。
权利要求1与对比文件1相比，其区别特征在于：第一阶段保温在三温区管式炉中进行，首先对炉子进行机械抽真空，待气压降低到20Pa以下，开启分子泵抽至103帕斯卡，接着对炉腔进行加热并持续通入氩氢混合气体，气体流量恒定为20sccm并保持压强在100Torr；将步骤1制备的掺杂型石墨烯纳米带放入酒精中，形成悬浮液，然后将悬浮液滴在带有绝缘层的硅衬底上，然后防止在烘胶台上烘烤，使酒精挥发，重复3-5次；电极图案的转移；在硅片上涂上对光敏感的光刻胶，光透过掩模板把掩模版上的图形转移到光刻胶上，然后将曝光后带有光刻胶的衬底放入显影液中发生反应，把溶解的部分去掉，在光刻层下留下一个孔，这个孔和掩模板的图形相对应，对纳米材料进行电极蒸镀；电极的厚度以及电极制备后去除光刻胶。根据该区别特征，可以确定权利要求1相对于对比文件1实际所要解决的技术问题是：抽真空，形成加热气氛以及形成器件。
而在对样品进行加热前，为了避免样品与炉管内的氧气反应，本领域技术人员通常会先将炉管内抽真空，待气压降低到20Pa以下，开启分子泵抽至103帕斯卡是本领域常规的抽真空方法；氩氢气体是本领域常用低氢还原气体，其流量、压强也是本领域的常规选择；而将包含样品的酒精悬浮液滴在衬底上后烘烤使酒精蒸发以将纳米带转移到衬底上是本领域的常规的技术手段；通过形成一层光刻胶，接着光刻和显影，最后蚀刻光刻胶来形成图案是本领域形成图案的常用手段；用蒸镀方法形成电极，电极的厚度以及电极制备后去除光刻胶为本领域的惯用手段，且以上工艺参数和手段也不会带来任何预料不到的技术效果。因此，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识得到该权利要求所请求保护的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的，上述权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
针对复审请求人2019年09月27日提交的意见陈述，合议组认为：1）如本申请的背景技术部分所述，为了弥补石墨烯的缺陷，对石墨烯进行掺杂是一种有效的方法，纳米半导体材料具有优异的电学和光学性质，因此本申请的发明点在于制备掺杂型石墨烯纳米带光电子器件。其核心点在于如何形成掺杂型石墨烯纳米带，而对比文件1公开了掺杂型石墨烯纳米带的制备方法，因此，对比文件1公开了本申请的核心技术方案，而本申请步骤2,3和4是将掺杂型石墨烯纳米带转移到衬底上，并在其上形成电极的步骤。针对步骤2，将包含样品的酒精悬浮液滴在衬底上后烘烤使酒精蒸发以将纳米带转移到衬底上是本领域的常规的技术手段，同时对比文件1也公开了转移到衬底上的步骤：使用二氧化硅将样品剩余的悬浮于三氯化铁溶液表面的光刻胶/掺杂石墨烯从三氯化铁溶液中捞出，形成光刻胶/掺杂石墨烯/二氧化硅样品，然后用气枪吹干。将光刻胶/掺杂石墨烯/二氧化硅样品置于丙酮溶液中，在80℃温度下，水浴加热12h，最后去除光刻胶。从而完成了将N型掺杂石墨烯51和P型掺杂石墨烯52从铜镍合金衬底11 上转移至二氧化硅衬底6上的过程。根据对比文件1公开的上述内容结合本领域技术人员的常用技术手段容易想到采取步骤2的方式来实现纳米带的转移。针对步骤3，通过形成一层光刻胶，接着光刻和显影，最后蚀刻光刻胶来形成图案是本领域形成图案的常用手段。针对步骤4，用蒸镀方法形成电极，电极的厚度以及电极制备后去除光刻胶为本领域的惯用技术手段。 并且对比文件1公开了去除光刻胶的方法：将样品置于丙酮溶液中，在80℃温度下，水浴加热12h，最后去除光刻胶。综上所述，步骤2,3和4都是本领域的惯用技术手段，不需要付出创造性的劳动，也没有带来意料不到的技术效果；2）根据本申请和对比文件1公开的制备步骤可以看出本申请和对比文件1形成的产物是类似，都是具有纳米尺寸的PN结构的掺杂石墨烯，因此，二者形成的产物的物理性质也是类似的；3）本申请的目的是形成掺杂型石墨烯纳米带光电子器件，其核心在于如何形成一种结构稳定的掺杂型石墨烯纳米带，而对比文件1的目的正是形成一种结构稳定的掺杂型石墨烯纳米带，因此，二者的目的实质是类似的。因此，合议组对复审请求人的意见不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年04月19日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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