[發(fā)明專利]二維材料膜的批量大面積制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510408816.2
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105152162B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 游學秋;羅達
• 申請（專利權(quán)）人: 游學秋
• 主分類號: C01B32/186
• 分類號: C01B32/186
• 代理公司: 常州知融專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32302
• 代理人: 張曉東

本發(fā)明涉及一種二維材料膜的批量大面積制備方法，其制備方法是：a.首先在生長基底表面生長出二維材料薄膜；b.生長有二維材料薄膜的生長基底通過蒸汽進行插層處理；c.然后將聚合物涂覆在二維材料薄膜上；d.將二維材料薄膜轉(zhuǎn)移到聚合物基底上；e.將轉(zhuǎn)移至聚合物基底的二維材料薄膜與生長基底分離。步驟e之后，將轉(zhuǎn)移到聚合物基底上的二維材料薄膜再次轉(zhuǎn)移到另一個目標基底上，腐蝕去除聚合物基底。有益效果是：生長基底可以循環(huán)利用，操作方便，工藝簡單，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二維材料膜制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種二維材料膜的批量大面積制備方法。

背景技術(shù)

二維材料可以算是不同與金屬、半導體、絕緣體之外的嶄新的一類材料，這種材料可以應(yīng)用于：制造柔性透明電極，場效應(yīng)管、高敏氣體傳感器、機電設(shè)備和平移馬達等。石墨烯是單原子層厚的石墨晶體，屬一種理想二維材料，石墨晶體就是由大量的石墨烯疊加一起的三維材料，石墨烯材料是單層或多層石墨烯的總稱。由于石墨烯是零能隙半導體，不僅具有優(yōu)異的力學性能、導電導熱性能，而且表現(xiàn)出新穎的物理現(xiàn)象，如彈道傳輸特性、雙極性效應(yīng)以及室溫量子霍爾效應(yīng)等。在電子元件、氣敏元件、透明導電電極、超級電容器以及高性能聚合物復合材料等領(lǐng)域中有十分廣闊的應(yīng)用前景。二維氮化硼晶體具有優(yōu)秀的熱力學穩(wěn)定性，耐腐蝕性，優(yōu)良的機械性能，二維氮化硼晶體成為制備耐高溫，抗輻射，抗腐蝕材料和光電子器件等方面的優(yōu)秀材料，在電子，機械，冶金，航空航天等高新科技領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。

目前，使用化學氣相法在催化生長基底上制備二維材料薄膜如石墨烯薄膜和氮化硼薄膜是一種極其重要的方法，可以大面積制備二維材料。但是由于二維材料與生長基底有較強的粘附力，在生長完成后，需要腐蝕掉催化生長基底，才能得到二維材料，并轉(zhuǎn)移到其他目標基底上，這種腐蝕基底的工藝需要花費大量的時間，浪費大量資源，而且可能造成了潛在的環(huán)境污染，不適合批量大面積制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的二維材料膜的批量大面積制備方法需要花費大量的時間，浪費大量資源，而且可能造成了潛在的環(huán)境污染，不適合批量大面積制備。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種二維材料膜的批量大面積制備方法，具有如下步驟：

a.首先在生長基底表面生長出二維材料薄膜；

b.然后將生長有二維材料薄膜的生長基底通過蒸汽進行插層處理，降低二維材料薄膜與生長基底的粘附力；

c.然后將聚合物涂覆在二維材料薄膜上，形成聚合物基底；

d.將二維材料薄膜轉(zhuǎn)移到聚合物基底上；

e.將轉(zhuǎn)移至聚合物基底的二維材料薄膜與生長基底分離。

進一步限定，步驟e之后，轉(zhuǎn)移到聚合物基底上的二維材料薄膜再次轉(zhuǎn)移到另一個目標基底上，腐蝕去除聚合物基底后，得到轉(zhuǎn)移至該目標基底的二維材料薄膜。

進一步限定，采用熱轉(zhuǎn)印方法將二維材料薄膜轉(zhuǎn)移到聚合物基底上；采用熱轉(zhuǎn)印方法將二維材料薄膜轉(zhuǎn)移到目標基底上。

進一步限定，在步驟a中，采用化學氣相沉積法或有機前驅(qū)體熱解制備法在生長基底表面生長出二維材料薄膜。

為更安全、便宜地生長石墨烯，進一步限定，采用化學氣相沉積法在生長基底表面生長石墨烯的具體步驟如下：使用含帶有醇蒸汽的二氧化碳作為化學氣相沉積用氣體，生長基底在800度～1200度下生長10～60分鐘；再在通有二氧化碳10～300sccm條件下快速降溫得到生長在生長基底上的石墨烯。