[發(fā)明專利]利用激光誘發(fā)石墨烯的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210120059.5
• 申請(qǐng)日: 2012-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103378222A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 闕郁倫;丁紀(jì)嘉;林宏橋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 闕郁倫
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L21/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周長(zhǎng)興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種石墨烯的制備方法，尤其指一以激光誘發(fā)高密度透明導(dǎo)電石墨烯陣列的制備方法。

背景技術(shù)

隨著光電顯示技術(shù)的發(fā)展，透明電極在許多領(lǐng)域扮演一個(gè)相當(dāng)重要的角色，例如發(fā)光二極管(Light-emitting?diodes；LED)、平板顯示器(Flat?panel?displays；FPD)、觸控屏幕(Touch?screens)及染料敏化太陽(yáng)能電池(Dye-sensitized?solar?cells；DSSC)等。目前透明電極的材料主要為氧化銦錫(ITO或Tin-doped?indium?oxide)，雖然以氧化銦錫作為光電組件的技術(shù)已普及且成熟，但仍有先天的劣勢(shì)使其未來(lái)發(fā)展受到限制，例如銦在地球上含量的不足所衍生的高成本，氧化銦錫材質(zhì)在酸或堿環(huán)境下的不穩(wěn)定性等。

石墨烯的二維結(jié)構(gòu)及特殊性質(zhì)自發(fā)現(xiàn)以來(lái)一直受到眾人的注目。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)固的納米材料，幾乎呈現(xiàn)完全透明，石墨烯的片電阻及穿透率可達(dá)100Ω/sq及90％，具有如此高的電性及穿透率，并可大規(guī)模量產(chǎn)且便宜的石墨烯便成了更好的替換選擇。因此，石墨烯十分有潛力替代氧化銦錫作為新興的光電材料。

石墨烯的制備方法自最初的機(jī)械剝離法(Mechanical?exfoliation)、外延成長(zhǎng)法(Epitaxy?growth)、化學(xué)氣相沉積法(Chemical?vapor?deposition；CVD)到切割納米管法等，十分多樣化。然而，上述的制備方法仍有需要突破的地方，舉例而言，利用機(jī)械剝離法難以控制石墨烯尺寸，也容易造成石墨烯的破裂。另外，一般化學(xué)氣相沉積法中的工藝溫度過(guò)高、耗時(shí)長(zhǎng)，且石墨烯產(chǎn)物需進(jìn)一步經(jīng)過(guò)繁復(fù)的轉(zhuǎn)移程序。

有鑒于此，目前亟需發(fā)展一種以簡(jiǎn)便的工藝制備石墨烯，毋需通過(guò)轉(zhuǎn)移程序即可于基板上形成透明導(dǎo)電石墨烯層，除了可減少工藝時(shí)間，更可降低制作成本并大規(guī)模量產(chǎn)石墨烯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用激光誘發(fā)石墨烯的制備方法，以簡(jiǎn)便的工藝且不需轉(zhuǎn)移程序制備出具有高密度的透明導(dǎo)電石墨烯，并可作為光電產(chǎn)品中的透明電極層。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的石墨烯的制備方法，包括：

提供一基板；

形成一金屬層于該基板上的一面；

形成一碳源基材層于該金屬層上；

提供一激光光源，照射于該基板上使其穿越該基板至該基板與該金屬層接觸面上，以形成一石墨烯層；以及

提供一有機(jī)溶劑及一酸液，可分別移除該碳源基材層及該金屬層。

所述石墨烯的制備方法，其中，該基板為一透明基板。

所述石墨烯的制備方法，其中，該基板為玻璃基板、塑料基板或石英基板。

所述石墨烯的制備方法，其中，該金屬層為鎳層或釕層。

所述石墨烯的制備方法，其中，該金屬層的厚度為10-300nm。

所述石墨烯的制備方法，其中，包括將該金屬層圖案化。

所述石墨烯的制備方法，其中，該碳源基材為一固態(tài)碳源基材。

所述石墨烯的制備方法，其中，該碳源基材為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚二甲基硅膠(PDMS)。

所述石墨烯的制備方法，其中，該碳源基材層的厚度為100-2000nm。

所述石墨烯的制備方法，其中，該激光光源的波長(zhǎng)為200-2000nm。

所述石墨烯的制備方法，其中，該激光光源的單位面積能量為100mW/cm²-5W/cm²。

所述石墨烯的制備方法，其中，該激光光源的照射時(shí)間為0.1-10分鐘。

所述石墨烯的制備方法，其中，該有機(jī)溶劑為丙酮、苯(benzene)、氯仿(chloroform)、丁酮(MEK)、四氫呋喃(THF)、氯苯(chlorobenzene)、二甲苯(xylene)、環(huán)己酮(cyclohexanone)或二氯甲烷(methylene?chloride)。

所述石墨烯的制備方法，其中，該酸液為稀鹽酸或醋酸。

本發(fā)明著重于利用紅外光激光局部加熱并迅速降溫以形成石墨烯，加上金屬層及碳源基材層可藉由有機(jī)溶劑及酸液直接地移除，省下工藝及轉(zhuǎn)移的時(shí)間，使整個(gè)工藝快速、簡(jiǎn)單并大規(guī)模量產(chǎn)，以利石墨烯于光電材料的未來(lái)發(fā)展。

附圖說(shuō)明

圖1A-1E為本發(fā)明實(shí)施例1的石墨烯的制備流程的剖面示意。

圖2A-2B為本發(fā)明實(shí)施例2的石墨烯的制備流程的剖面示意。