[發明專利]一種石墨烯的轉移裝置及轉移方法

有效

• 申請號: 201310292208.0
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103332685A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 彭鵬;金虎;周振義
• 申請（專利權）人: 常州二維碳素科技有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鐘守期;吳曉萍

技術領域

本發明涉及一種石墨烯的轉移裝置以及轉移方法，尤其是一種將石墨烯轉移至襯底上的裝置以及方法，屬于導電薄膜領域。

背景技術

石墨烯是由單層碳原子構成的六方蜂窩狀二維晶體。由于石墨烯具有優異的電學、力學、熱學和光學特性，因此其在材料領域有著廣泛的應用，例如用于制造透明電極、以及更薄、開關速度更快的電子元件等。

目前，石墨烯的制備方法主要包括：機械剝離法、化學剝離法、外延法、溶劑剝離法、化學氣相沉積法（CVD）。其中，化學氣相沉積法是制備大尺寸石墨烯薄膜的方法之一。但是，通過化學氣相沉積法制備的石墨烯薄膜通常附著于金屬箔襯底上，需要進行后續的轉移步驟從而將其轉移至其它襯底上。所述轉移步驟通常為：在石墨烯表面旋涂一層有機物，例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），然后在腐蝕液中把金屬箔腐蝕掉，從而使由有機物薄膜和石墨烯薄膜構成的薄膜漂浮在腐蝕液表面。然后將這層薄膜在去離子水中反復清洗，隨后將由有機物薄膜支撐的石墨烯薄膜轉移至其它襯底上，再用溶劑除去有機物薄膜，從而得到在其它襯底上的石墨烯薄膜。

然而，當通過以上化學氣相沉積法轉移大面積的石墨烯薄膜時，由于有機物薄膜厚度較薄（例如幾百納米），并且其在轉移過程中沒有支撐，因此不易操作，而且容易導致石墨烯薄膜破損，所以一般在轉移較大面積的石墨烯時具有局限性，在轉移過程中容易破損。另一方面，這層有機薄膜也不能太厚，否則在轉移到襯底上時將無法在襯底上攤平，使得溶解這層有機物時，石墨烯會破損。另外，在腐蝕銅箔以及從腐蝕液中撈取有機薄膜和石墨烯薄膜的過程中，腐蝕液很容易流到或滴到有機物薄膜和石墨烯薄膜構成的薄膜上表面，即使在去除有機薄膜以后，仍然會在石墨烯薄膜上形成無法去除的黃色污漬，嚴重影響石墨烯薄膜的透光性和外觀。而且，這種傳統的讓有機薄膜和石墨烯薄膜漂浮在腐蝕液上的方法需要占地面積很大的腐蝕池。所以，根據以上種種原因，這種傳統的石墨烯薄膜轉片方式很難被用來進行大規模工業化石墨烯薄膜轉片工藝。

發明內容

本發明的一個方面提供了一種石墨烯的轉移裝置，其包括至少一個透氣的轉移壁，所述轉移壁與轉移裝置的其它壁一起構成腔體，所述腔體具有至少一個腔體內氣壓的控制裝置。

本發明的轉移裝置及其腔體可以為適合操作的任何形狀，例如正方體、長方體、圓柱體等。

根據本發明的一個實施方案，本發明的轉移裝置可以具有一個或多個轉移壁，如果合適，其優選具有1、2、3、4或5個轉移壁。所述轉移壁的外表面可以是平的或不平的。

根據本發明的一個實施方案，在本發明的轉移裝置中，所述至少一個透氣的轉移壁包括由至少一個透氣層構成的透氣部分。對于該透氣部分中透氣層的層數并沒有特別限制，例如，其可以為一層或多層，優選為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10層或更多層，更優選為1、2、3、4或5層。透氣部分外表面積可以與需要轉移的石墨烯薄膜的面積大小相適應，例如其可以等于、小于或大于石墨烯薄膜的面積，優選等于或小于石墨烯薄膜的面積。此外，優選地，所述透氣部分外表面盡可能的大。特別優選地，所述透氣部分的外表面是平的或基本上平的。如果需要，所述轉移壁的可以是整體全部透氣的。

所述透氣層可以為由透氣材料構成的透氣膜，包括由有機材料、無機材料或復合材料（例如聚合物、皮革、織物、紙張和/或陶瓷等）構成的透氣膜。所述透氣材料優選為惰性材料。所述透氣膜上還可以具有一個或多個透氣孔。

所述透氣層也可以是由非透氣材料構成的多孔膜，包括由有機材料、無機材料或復合材料（例如金屬、聚合物（如塑料）和/或氧化物等構成的多孔膜，所述材料優選為惰性材料。優選地，本發明的轉移裝置的一部分或全部由惰性材料制成。

優選地，透氣層的厚度可以根據石墨烯的轉移條件進行調節。當透氣層為多層時，不同透氣層之間的厚度可以相同或不同。其中，使用橢偏光譜儀測定，所述厚度各自獨立地優選為50μm至5mm，更優選為100μm、125μm、0.3mm、0.36mm、0.5mm、0.9mm、1mm、2mm、3mm或4mm。