[發(fā)明專利]一種以靜電保護膜為媒介轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210269206.5
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102774118A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 邱玉銳;譚化兵;王振中
• 申請（專利權）人: 無錫格菲電子薄膜科技有限公司
• 主分類號: B32B37/00
• 分類號: B32B37/00;B32B38/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊晞

技術領域

本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法，具體涉及一種以靜電保護膜為媒介轉(zhuǎn)移單層或多層石墨烯薄膜的方法，屬于導電薄膜材料領域。

背景技術

石墨烯薄膜具有高透光性、極高的載流子遷移率，在電子器件、太陽能電池等方面有著巨大的應用前景。為了制備石墨烯電子器件，首要的問題是制備出大尺寸的石墨烯薄膜，并轉(zhuǎn)移至合適的目標基底上。

石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移技術是將石墨烯在不同基體之間轉(zhuǎn)移的方法，通常是將石墨烯從生長襯體轉(zhuǎn)移到目標基體上。石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移技術是制約石墨烯薄膜發(fā)展的關鍵因素，理想的轉(zhuǎn)移技術應具有如下特點：（1）在轉(zhuǎn)移過程中能保持石墨烯完整、無破損；（2）對石墨烯無污染（包括摻雜）；（3）工藝穩(wěn)定、可靠，具有較強的適用性和穩(wěn)定性。

目前，“腐蝕基體法”是應用較廣泛的轉(zhuǎn)移石墨烯的方法，該方法是采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、熱釋放膠帶等轉(zhuǎn)移介質(zhì)，用化學試劑將金屬生長襯底腐蝕掉后將石墨烯轉(zhuǎn)移到目標基底上。

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）轉(zhuǎn)移的石墨烯電阻低，穩(wěn)定性好，是科學研究中常用的方法；但是PMMA轉(zhuǎn)移石墨烯的工藝流程復雜，轉(zhuǎn)移周期長，不易操作，易破損等缺點，使其在轉(zhuǎn)移大面積石墨烯上具有一定的局限性。

熱釋放膠帶轉(zhuǎn)移方法實現(xiàn)了大面積石墨烯向柔性基底的轉(zhuǎn)移，該技術成本較高，且膠帶上的粘結劑易殘留在石墨烯表面，清洗困難，影響石墨烯的質(zhì)量。

另外，無轉(zhuǎn)移介質(zhì)“腐蝕基體法”利用多層石墨烯強度比單層石墨烯高的特點，可采用該方法對多層石墨烯轉(zhuǎn)移。這種方法工藝過程更簡單，因此也得到了一定的發(fā)展。這種方法僅適合小面積轉(zhuǎn)移，其轉(zhuǎn)移的完整性和可靠性無法與有介質(zhì)的“腐蝕基體法”相比，所以該法在應用上有很大的局限性。

總的來說，現(xiàn)有石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移技術，轉(zhuǎn)移得到的石墨烯薄膜存在殘留雜質(zhì)多、方塊電阻高、穩(wěn)定性不好以及工藝復雜等問題，因此開發(fā)一種高效的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種成本較低、操作簡單，且能夠得到高質(zhì)量石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法。

本發(fā)明所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法為以靜電保護膜為媒介，通過合理地釋放靜電，實現(xiàn)石墨烯在不同襯底之間的轉(zhuǎn)移。

本發(fā)明是通過如下實驗方案實現(xiàn)的：

一種以靜電保護膜為媒介轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法，所述方法是利用靜電保護膜的靜電吸附作用貼合包含生長襯底的石墨烯，然后將襯底去除，得到單層石墨烯/靜電保護膜結合體，最后將單層石墨烯/靜電保護膜結合體貼合于目標基底上，釋放靜電去除靜電保護膜，得到單層石墨烯薄膜；

所述方法還可在得到單層石墨烯/靜電保護膜結合體后，以單層石墨烯/靜電保護膜結合體代替靜電保護膜，在新的包含襯底的石墨烯上依次重復進行以下兩步驟n-1次：貼合石墨烯/靜電保護膜、去除襯底；從而制備得到n層石墨烯薄膜，所述n的取值為≥2的整數(shù)，例如2、3、4、5、6等。

例如制備3層石墨烯薄膜的方法為：利用靜電保護膜的靜電吸附作用貼合包含生長襯底的石墨烯，然后將襯底去除，得到石墨烯/靜電保護膜結合體；然后將得到的石墨烯/靜電保護膜結合體貼合另一個包含生長襯底的石墨烯，再次將襯底去除，得到2層石墨烯/靜電保護膜結合體；然后將得到的2層石墨烯/靜電保護膜結合體貼合再一個包含生長襯底的石墨烯，再次將襯底去除，得到3層石墨烯/靜電保護膜結合體；最后將3層石墨烯/靜電保護膜結合體貼合于目標基底上后，去除靜電保護膜后，得到3層石墨烯薄膜。

靜電保護膜具有靜電吸附能力，可以粘貼到光滑的物體表面，化學性質(zhì)穩(wěn)定、機械強度高，因此可以作為“腐蝕基體法”轉(zhuǎn)移石墨烯的轉(zhuǎn)移介質(zhì)。

本發(fā)明利用靜電保護膜的靜電吸附能力，將靜電保護膜與包含生長襯底的石墨烯表面牢固的粘貼在一起；而在去除所述的襯底后，吸附了石墨烯的靜電保護膜的靜電吸附能力未發(fā)生改變，可以繼續(xù)與包含襯底的石墨烯表面完全貼合，從而得到多層石墨烯薄膜/靜電保護膜的結合體。而本發(fā)明所述去除襯底的過程沒有特殊限定，任何一種可以將生長襯底去除的方法均可用于本發(fā)明。

優(yōu)選地，本發(fā)明采用溶劑腐蝕法將襯底腐蝕去除，襯底被腐蝕完后轉(zhuǎn)移到目標基底上；最后利用能降低靜電吸附力的方法，達到將石墨烯轉(zhuǎn)移到多種基底上的目的。本發(fā)明所述的降低靜電吸附力的的目的是釋放靜電去除靜電膜，對于降低靜電吸附力的方法沒有特殊限定，只要能夠達到釋放靜電去除靜電膜的目的，本領域技術人員有能力獲知的降低靜電吸附的方法均可用于本發(fā)明，如烘烤、低溫冷卻等釋放靜電去除靜電保護膜的方法。