[發明專利]納米貼片石墨烯組合物及其制造方法

在審

• 申請號: 201810058614.3
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN109205605A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 趙吉元;姜普錫;李成奎
• 申請（專利權）人: 納米基盤柔軟電子素子研究團
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;H01L51/30;G01B7/16
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 董世豪;楊國強

公開了納米貼片石墨烯組合物，該組合物包含含有缺陷的石墨烯以及設置在該缺陷上的納米貼片，并且該組合物被配置以使得通過自組裝過程在石墨烯表面上形成納米貼片，從而改善石墨烯組合物的機械性能和耐久性。另外，包含本發明的納米貼片石墨烯組合物的柔性有機晶體管是透明的并具有高的機械耐久性，由此表現出器件穩定性，并且誘導在納米貼片石墨烯組合物上生長的有機半導體層的分子排列，以使電荷注入變得有利，從而提高器件的性能。

技術領域

本發明涉及納米貼片石墨烯(nanopatch graphene)組合物及其制造方法，并且更具體地涉及如下的納米貼片石墨烯組合物及其制造方法，所述組合物被配置以使得通過自組裝過程在石墨烯表面上形成納米貼片，由此改善石墨烯組合物的機械性能和耐久性，從而可以增加下一代柔性電子器件的機械穩定性。

背景技術

石墨烯是包含sp²碳單層的二維材料，表現出優異的光學、熱學、機械學和電學性質，并因此作為用于軟電子器件的下一代材料受到關注。為了商業化石墨烯，需要解決涉及如下的問題：(1)具有大面積和高質量的石墨烯的合成和轉移；(2)基本的石墨烯特性的分析；(3)制造基于石墨烯的器件的工藝的發展，以及(4)用于高性能器件的石墨烯特性的優化。在這些問題中，在期望的基底上制造具有大面積和高質量的石墨烯被認為是非常重要的。化學氣相沉積工藝使得能夠在催化劑金屬上合成具有大面積和高質量的石墨烯，因此被認為非常適合石墨烯的商業化。然而，由于石墨烯在催化劑金屬上生長，實質上需要它向期望的基底上的轉移。在石墨烯的轉移過程中，石墨烯的性質可能會極大惡化，因此不僅石墨烯的合成而且它的轉移都是重要的。進行了很多嘗試，以實施使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為轉移支撐層的各種轉移方法來轉移具有大面積和高質量的石墨烯，但產生了微米尺度的石墨烯缺陷。從而可能獲得與石墨烯的固有性質相比較差的性能，并且特別是機械耐久性極大降低。當使用此類有缺陷的石墨烯材料制造柔性電子器件時，器件的穩定性和可靠性也可能降低。為解決這些問題，可以進行引入支撐層或提高與基底的粘結性，但是將會不可避免地實施復雜的額外工藝，并因此對基底的選擇強加限制。

發明內容

因此，本發明考慮到在相關技術中遇到的問題而做出，并且本發明旨在提供納米貼片石墨烯組合物及其制造方法，其中，納米貼片石墨烯組合物被配置以使得通過自組裝過程在石墨烯表面上形成納米貼片，由此改善石墨烯組合物的機械性能和耐久性，從而可以增加下一代柔性電子器件的機械穩定性。

本發明的一個方面提供了納米貼片石墨烯組合物，該組合物包含含有缺陷的石墨烯和設置在缺陷上的納米貼片。

缺陷可以是選自于由晶界、點缺陷、線缺陷、裂紋(cracking)、折疊(folding)和褶皺(wrinkling)所組成的組中的至少一種。

納米貼片可以包含自組裝單層(SAM)。

自組裝單層可以通過在缺陷上自組裝由以下的化學式1表示的化合物而形成：

[化學式1]

在化學式1中，

R¹是C3至C30的烷基基團，

R²和R³彼此相同或不同，獨立地為氫原子或C1至C6的烷基基團，并且

R⁴是C1至C6的烷基基團。

化學式1表示的化合物可以是十八烷基三甲氧基硅烷(OTS)。

納米貼片可以抑制或延緩當使石墨烯變形時在缺陷上生長的石墨烯的斷裂。

石墨烯可以是選自于由單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯所組成的組中的至少一種。