[發明專利]一種將石墨烯轉移到具有PDMS過渡層硬質襯底上的方法

有效

• 申請號: 201310015049.X
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103928296B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 李鐵;梁晨;王文榮;王躍林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C01B32/184;C01B32/19
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬于半導體材料技術領域。特別涉及一種將石墨烯轉移到具有PDMS過渡層的硬質襯底上的方法。

背景技術

石墨烯是由碳原子排列成二維正六邊形蜂窩狀點陣所形成的平面單原子層薄膜材料。由于石墨烯具有突出的導熱性能與力學性能、高電子遷移率、半整數量子霍爾效應等一系列性質，自2004年首次被發現以來，石墨烯引起了科學界的廣泛關注并掀起了一股研究的熱潮。

目前，石墨烯已被證明可以應用于多種電子器件的制備，如分子傳感器、場效應晶體管、柔性電子器件等等。基于石墨烯的電子器件的制備，通常需要將石墨烯轉移到硬質絕緣襯底上。

目前常用的轉移石墨烯方法有：1）用CVD方法在金屬上生長石墨烯后涂PMMA做支撐層，腐蝕金屬襯底，將石墨烯轉移到絕緣襯底上再用丙酮溶解掉PMMA，這種方法可以將石墨烯完整的轉移并固定到絕緣襯底上，但PMMA不易去除，容易對石墨烯造成污染；2）金屬襯底上生長石墨烯后不涂PMMA直接腐蝕掉金屬，用絕緣襯底在溶液中撈取石墨烯，這種工藝簡單，但是撈取過程中石墨烯薄膜容易破裂，很難將石墨烯完整的轉移并固定到所需襯底上；3）直接用微機械剝離方法將石墨烯剝離到絕緣襯底上，該方法可以無傷害地將高質量的石墨烯固定到硬質襯底上，但石墨烯尺寸會受到極大限制。

鑒于此，實有必要設計一種新的方法，以解決上述技術問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種將石墨烯轉移到具有PDMS過渡層的硬質襯底上的方法，解決了以往石墨烯轉移過程中轉移效率低，石墨烯易受破壞等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明采用如下技術方案：一種將石墨烯轉移到具有PDMS過渡層硬質襯底的方法。該方法包括以下步驟：

a)將PDMS膠涂在附著有石墨烯的原襯底上；

b)使所述PDMS膠固化成PDMS過渡層；

c)對該PDMS過渡層與硬質襯底進行等離子處理，然后將該PDMS過渡層與硬質襯底進行輕壓鍵合；

d)將鍵合后的硬質襯底放入腐蝕液中腐蝕掉所述原襯底；

e)用去離子水反復清洗石墨烯/PDMS過渡層/硬質襯底結合體并吹干，即得到轉移到具有PDMS過渡層的硬質襯底上的石墨烯。

優選地，所述步驟a）中的原襯底的是指銅箔或電鍍銅。

優選地，所述步驟c）中的硬質襯底為玻璃片、氧化硅、硅片或石英片中的一種。

優選地，所述步驟d）中的腐蝕液為三氯化鐵腐蝕液或硫酸雙氧水腐蝕液。

優選地，所述步驟a）和步驟b）之間還包括將涂好PDMS膠的襯底放入真空干燥箱中靜置，去除所述PDMS膠中氣泡的步驟。

優選地，所述步驟b）具體是指采用90℃至120℃的溫度熱烘30至120分鐘使所述PDMS膠固化成PDMS過渡層。

本發明可以將石墨烯薄膜完整地轉移到所需硬質襯底上，過程穩定，高效。石墨烯與PDMS均有良好的透光性，轉移到硬質襯底上后易于做后續的光刻、鍵合等工藝。本發明采用的石墨烯樣品只需有襯底支撐即可，原襯底的形狀與尺寸不受限制；濕法腐蝕金屬過程不會對石墨烯造成物理損傷與破壞，成本也較低。

附圖說明

圖1a-圖1g顯示為本發明技術方案流程圖。

元件標號說明

原襯底????????????????1

石墨烯????????????????2

PDMS膠????????????????3

PDMS過渡層????????????4

玻璃片或氧化硅片????????5

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖1a至圖1g所示。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，所述附圖中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。

實現本發明的技術方案為：

a)將PDMS膠涂在附著有石墨烯的原襯底上；

b)將涂好PDMS膠的襯底放入真空干燥箱中靜置，除去膠中氣泡；