[發明專利]石墨烯制造用銅箔、及石墨烯的制造方法

有效

• 申請號: 201280056147.1
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN103930367A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 千葉喜寬;小野俊之
• 申請（專利權）人: JX日礦日石金屬株式會社
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;C22C9/00;C22F1/00;C22F1/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔡曉菡;孟慧嵐

技術領域

本發明涉及用于制造石墨烯的銅箔、及石墨烯的制造方法。

背景技術

石墨具有平行并列的碳六元環的層數層重疊而成的層狀構造，其單原子層～數原子層左右的物質稱為石墨烯或石墨烯片。石墨烯片具有獨立的電性、光學性及機械性的特性，尤其載流子移動速度高。因此石墨烯片被期待在例如燃料電池用隔膜、透明電極、顯示元件的導電性薄膜、無汞熒光燈、復合材料、藥物傳遞系統(DDS，Drug?Delivery?System)的載流子等產業界被廣泛地應用。

制造石墨烯片的方法已知有將石墨用粘合帶剝離的方法，但有所得的石墨烯片的層數不固定，難以獲得大面積石墨烯片，且不適合大量生產的問題。

因此，開發了一種通過使碳類物質接觸于片狀的單結晶石墨化金屬催化劑上后，進行熱處理來使石墨烯片生長的技術(化學氣相沉積(CVD)法)(專利文獻1)。作為此單結晶石墨化金屬催化劑記載有Ni、Cu、W等金屬基板。

同樣也有報告通過化學氣相沉積法在Ni或Cu的金屬箔、或形成在Si基板上的銅層上制膜石墨烯的技術。該技術中使用了例如25μm厚度的銅箔，調查得知目錄中所使用的銅箔的銅純度為99.8%。(非專利文獻2)。需要說明的是，石墨烯的制膜是在1000℃左右，氬、氫、甲烷的混合氣體氣氛下進行(非專利文獻1、2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-143799號公報

非專利文獻

非專利文獻1：SCIENCE?Vol.324?(2009)?P1312-1314

非專利文獻2：APPLIED?PHYSICS?LETTERS?97,183109(2010)。

發明內容

發明要解決的問題

然而，如專利文獻1那樣制造單結晶的金屬基板并不容易且極為昂貴，且有難以獲得大面積基板，因而難以獲得大面積石墨烯片的問題。另一方面，非專利文獻1中雖然記載使用Cu作為基板，但在Cu箔上石墨烯無法短時間在面方向生長，而利用退火使形成在Si基板上的Cu層成為粗大顆粒的形式來制成基板。這種情況下，石墨烯的大小受到Si基板尺寸的限制，制造成本高昂。另外，因為非專利文獻2記載的技術使用了銅箔，因而基板所耗的費用與使用銅單結晶、Si基板相比要低廉，可以說能獲得大面積的石墨烯。

此處，銅作為石墨烯生長的催化劑為優異的理由在于銅幾乎不會將碳固溶。并且，銅會發揮催化劑的作用，烴氣體（（炭化水素ガス））的熱分解中所生成的碳原子會在銅表面形成石墨烯。另外，被覆有石墨烯部分的銅會喪失催化劑作用，因而在該部分烴氣體不會再進行熱分解，而石墨烯難以成為多層，因而獲得石墨烯單層。因此，銅的單結晶在這一方面作為石墨烯制造用基板是優異的，但因為價格高昂尺寸受到限制，因而不適合制膜大面積的石墨烯。

另一方面，雖然銅箔容易大面積化，但當本發明人將非專利文獻2記載的銅箔作為基板來制造石墨烯時，發現石墨烯的薄層電阻會變大而無法獲得適合實用的品質。

即，本發明的目的在于提供一種石墨烯制造用銅箔及使用其的石墨烯的制造方法，該石墨烯制造用銅箔可以以低成本且以實用上所要求的品質生產大面積的石墨烯。

解決課題的技術手段

為解決上述課題，本發明的石墨烯制造用銅箔由純度為99.95質量%以上的Cu構成。

Cu的純度優選為99.995質量%以下，氧的濃度優選為200質量ppm以下。

本發明的石墨烯的制造方法使用上述石墨烯制造用銅箔，并具有以下工序：在規定的室內配置經過加熱的上述石墨烯制造用銅箔同時供給含碳氣體，再在上述石墨烯制造用銅箔表面形成石墨烯的石墨烯形成工序；在上述石墨烯的表面層疊轉印片材，一邊將上述石墨烯轉印至上述轉印片材上，一邊將上述石墨烯制造用銅箔蝕刻除去的石墨烯轉印工序。

發明效果

根據本發明可獲得一種銅箔，該銅箔可以以低成本且以實用上所要求的品質生產大面積的石墨烯。

附圖說明

圖1是表示本發明實施方式的石墨烯的制造方法的工序圖。

具體實施方式

以下說明本發明實施方式的石墨烯制造用銅箔及石墨烯的制造方法。需要說的是，本發明中的%，在無特別限定時表示質量%。

＜銅箔的組成＞