[發(fā)明專利]一種石墨烯的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610832594.1
• 申請(qǐng)日: 2016-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107840325B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盛晨航;亢澎濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海和輝光電有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/186
• 分類號(hào): C01B32/186
• 代理公司: 上海隆天律師事務(wù)所 31282
• 代理人: 臧云霄;胡潔

本發(fā)明涉及一種石墨烯的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，一方面，簡(jiǎn)化石墨烯層的圖案化過(guò)程，無(wú)須對(duì)石墨烯層進(jìn)行刻蝕圖案化，減少對(duì)石墨烯層的損傷；另一方面，石墨烯層的轉(zhuǎn)移更高效且轉(zhuǎn)移質(zhì)量更好，降低石墨烯轉(zhuǎn)移次數(shù)與二次污染的可能性；另外，基板可以選擇可重復(fù)利用的石英基板或玻璃基板等；用于沉積石墨烯層的第一金屬層也可以多元化選擇，并通過(guò)沉積工藝調(diào)制出適合石墨烯沉積的較佳條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯的制備方法。

背景技術(shù)

隨著光電顯示技術(shù)的發(fā)展，透明電極在許多領(lǐng)域都扮演一個(gè)相當(dāng)重要的角色，例如，發(fā)光二極管、平板顯示器、觸控屏幕以及染料敏化太陽(yáng)能電池。目前，透明電極的材料主要為氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)，雖然以氧化銦錫作為光電組件的技術(shù)已普及且成熟，但仍有先天的劣勢(shì)使其未來(lái)發(fā)展受到限制，例如，銦在地球上含量不足所衍生的高成本，氧化銦錫材質(zhì)在酸或堿環(huán)境下的不穩(wěn)定性等。

石墨烯的二維結(jié)構(gòu)及特殊性質(zhì)自發(fā)現(xiàn)以來(lái)一直受到眾人矚目。石墨烯目前是世界上最薄也是最堅(jiān)固的納米材料，幾乎呈現(xiàn)完全透明，石墨烯的電性及穿透率很高，并可大規(guī)模量產(chǎn)且便宜的石墨烯成為了ITO的替換選擇，因此，石墨烯十分有潛力替代ITO成為新興的光電材料。

目前，大面積單層石墨烯一般采用CVD法在金屬襯底上外延生長(zhǎng)，例如將含碳?xì)怏w(如碳?xì)浠衔?通入放置金屬襯底(Ni、Cu等)的沉積爐中，高溫處理(例如1000℃)使碳?xì)浠衔锓纸獬商荚映练e在金屬襯底表面，形成石墨烯；在沉積結(jié)束后，將表面長(zhǎng)有石墨烯的金屬襯底旋涂上PMMA溶液(以高分子支撐層PMMA來(lái)抓取金屬襯底上的石墨烯層)，隨后放入蝕刻液中去除金屬襯底，刻蝕完畢的石墨烯轉(zhuǎn)移到所需器件或襯底上，同時(shí)溶解掉PMMA層。

然而，這樣石墨烯生長(zhǎng)方法存在一些問(wèn)題，例如1)金屬襯底的大小限制了石墨烯生長(zhǎng)的面積；2)金屬襯底表面的平整度、膜質(zhì)，尤其是晶向，會(huì)影響沉積的石墨烯的質(zhì)量；3)采用旋涂PMMA來(lái)轉(zhuǎn)移石墨烯的制程，容易導(dǎo)致石墨烯層發(fā)生破裂或不規(guī)則的皺褶，并且會(huì)在石墨烯層的表面殘留高分子殘余物，使石墨烯層的材料特性受到嚴(yán)重影響；4)石墨烯層的圖案化一般是采用等離子刻蝕來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這會(huì)對(duì)石墨烯層以及它下方的膜層造成損傷。

因此，在實(shí)際應(yīng)用中，仍需要發(fā)展一種能夠在器件或襯底上生長(zhǎng)高質(zhì)量的石墨烯層的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種石墨烯的制備方法，用于將所述石墨烯層轉(zhuǎn)移到一器件上，所述制備方法包括以下步驟：1)提供基板，在所述基板之上沉積一層金屬氧化物層；2)在所述金屬氧化物層之上沉積一層第一金屬層，并且對(duì)所述第一金屬層進(jìn)行圖案化；3)在圖案化后的所述第一金屬層上沉積石墨烯層；4)將所述石墨烯層與所述器件的待轉(zhuǎn)移石墨烯層的界面進(jìn)行對(duì)位；再采用激光打斷位于所述基板與所述第一金屬層之間的任意兩層之間的鏈接，從而使得所述石墨烯層對(duì)應(yīng)地轉(zhuǎn)移到所述界面上；以及5)將所述石墨烯層的位于所述第一金屬層一側(cè)的部分全部去除，僅保留所述石墨烯層在所述器件上。

本發(fā)明的石墨烯層的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，一方面，簡(jiǎn)化石墨烯層的圖案化過(guò)程，無(wú)須對(duì)石墨烯層進(jìn)行刻蝕圖案化，減少對(duì)石墨烯層的損傷；另一方面，石墨烯層的轉(zhuǎn)移更高效且轉(zhuǎn)移質(zhì)量更好，降低石墨烯轉(zhuǎn)移次數(shù)與二次污染的可能性；另外，基板可以選擇可重復(fù)利用的石英基板或玻璃基板等；第一金屬層也可以多元化選擇，并通過(guò)沉積工藝調(diào)制出適合石墨烯沉積的較佳條件。

附圖說(shuō)明

圖1示出了實(shí)施例1的石墨烯層的制備方法的步驟1)；

圖2示出了實(shí)施例1的石墨烯層的制備方法的步驟2)；

圖3示出了實(shí)施例1的石墨烯層的制備方法的步驟3)；

圖4示出了實(shí)施例1的石墨烯層的制備方法的步驟4)；

圖5示出了實(shí)施例1的石墨烯層的制備方法的步驟5)。