随着高质量、大面积化学气相沉积法制备石墨烯薄膜技术的快速发展,开发新型无光刻胶污染、无基底损伤和高精度的石墨烯图案化方法在电子、光电子产业化应用中具有重要意义。最近,我们课题组提出了利用以氙灯准分子放电管（172 nm）为光源的磁场辅助紫外光/臭氧化开展石墨烯薄膜图案化,利用基态O（³P）原子的顺磁性和强氧化性实现了线宽为29μm、横向钻蚀距离小于4μm的图形结构。这种方法可用于制备石墨烯场效应晶体管（FET）阵列,其电子、空穴迁移率分别可达1316 cm²·V^-1·s^-1和1682 cm²·V^-1·s^-1。本文中,我们克服氙灯准分子放电管自身的限制,探索以低压汞灯为光源,利用磁场辅助紫外光/臭氧化开展石墨烯薄膜图案化的可行性,及其对石墨烯产生定向增强刻蚀的物理、化学机制。首先,我们从实验上研究非均匀竖直磁场(B_Z=0.31 T,（?）B_Z=90 T·m^-1)中,氧气、氧气/臭氧混合气体及氮气三种不同气体氛围对石墨烯薄膜图案化的影响。实验结果表明:（1）2 kPa氧气、反应时间30 min为实现石墨烯薄膜图案化的最佳条件,但其边缘横向钻蚀距离仍达到9μm;（2）0.5 kPa的氧气/臭氧混合气体在反应时间降至20min能实现石墨烯图案,但表面全部发生氧化;（3）氮气能削弱磁场辅助紫外光/臭氧化对石墨烯的定向刻蚀强度。其次,我们在上述最佳石墨烯图案化条件（2 kPa O₂）下,利用磁场辅助紫外光/臭氧化制备了石墨烯FET阵列,研究了横向钻蚀氧化对其在紫外光照射下引起的狄拉克点从p型向n型掺杂移动的影响。通过325 nm波长激光局域扫描,我们发现:掩模版与石墨烯之间的空隙能引起图案边缘的横向氧化钻蚀,增强p型载流子掺杂,并削弱其在紫外光照射下狄拉克点向n型掺杂移动。最后,我们在实验研究基础上探索了磁场辅助紫外光/臭氧化刻蚀石墨烯薄膜的物理、化学机制。我们提出:顺磁性O₂（X³Σ_g^-）分子在非均匀磁场中磁化后向石墨烯薄膜加速运动,其在紫外光照射下分解生成的顺磁性基态O（³P）原子沿磁场梯度方向进一步加速,产生定向增强刻蚀。而弱抗磁性臭氧气体分子分解后的产物O（¹D）原子具有较低的初速度,其氧化刻蚀能力相对降低。弱抗磁性气体分子（如O₃、N₂）与定向运动的氧分子、氧原子之间的碰撞能降低石墨烯定向刻蚀强度,引起横向钻蚀氧化。此外,臭氧气体分子的弱抗磁性及不稳定性也是引起石墨烯横向钻蚀氧化的重要因素。这项研究为磁场辅助紫外光/臭氧化开展石墨烯薄膜图案化提供了有益的借鉴,对其在石墨烯电子、光电子器件领域的应用具有重要意义。