[發(fā)明專利]一種CVD石墨烯生長襯底銅箔酸性刻蝕液

有效

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• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109536962B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 茅丹;張洪濤;劉海濱;張娟娟;譚化兵;季恒星
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫格菲電子薄膜科技有限公司
• 主分類號: C23F1/18
• 分類號: C23F1/18;C23C16/02
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本發(fā)明提供一種CVD石墨烯生長襯底銅箔酸性刻蝕液，包括：過氧化氫、無機酸、表面活性劑、螯合摻雜劑。過氧化氫和無機酸共同作用刻蝕銅箔，螯合摻雜劑與銅離子作用形成絡(luò)合物并溶于水中，表面活性劑將異物、雜質(zhì)去除。所述酸性刻蝕液還包括刻蝕穩(wěn)定劑，刻蝕穩(wěn)定劑能有效抑制過氧化氫的過快分解。所述刻蝕液能在短時間內(nèi)將銅箔進行刻蝕，得到方阻均勻性較好的石墨烯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種CVD石墨烯生長襯底銅箔酸性刻蝕液，屬于刻蝕工藝領(lǐng)域。

背景技術(shù)

CVD化學(xué)氣相沉積法通常以銅箔為催化載體，通入甲烷和氫氣的混合氣體制備得到，為了滿足石墨烯膜柔性觸摸屏、柔性智能穿戴及超性能電子器件領(lǐng)域的使用，通常需要刻蝕掉生長基體銅箔，并通過特定方法轉(zhuǎn)移至柔性溶液，其中鹽酸/雙氧水/氯化銅體系具有刻蝕速率快，刻蝕速率容易控制等優(yōu)點，在PCB領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。作為透明導(dǎo)電薄膜使用的高質(zhì)量、大面積的石墨烯對薄膜外觀潔凈度和方阻均勻性有較高的要求，需要對傳統(tǒng)的鹽酸/雙氧水/氯化銅刻蝕體系進行優(yōu)化調(diào)整。CN104118871B提出了在鹽酸-雙氧水體系中添加表面活性劑去除刻蝕出來的多余石墨烯及其他碳材料，但是這種高泡沫的表活在使用過程中需要定時用水沖去泡沫；CN106222660提出了在酸性刻蝕液中加入摻雜劑，從而降低薄膜方阻，但是方阻仍然存在局部方阻值偏大的問題，而且上述均沒有提出從穩(wěn)定刻蝕速率的角度去改善方阻均勻性。

在刻蝕石墨烯銅箔的過程中，抑制雙氧水過快分解，以均勻的速率刻蝕銅箔，加入低泡表面活性劑，清除刻蝕出來多余的石墨烯及其他碳材料，以降低石墨烯薄膜方阻值和改善石墨烯薄膜方阻均勻性。

背景技術(shù)部分的內(nèi)容僅僅是發(fā)明人所知曉的技術(shù)，并不當(dāng)然代表本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在問題中的一個或多個，本發(fā)明提供一種CVD石墨烯銅箔酸性刻蝕液，以解決由于刻蝕速率過快導(dǎo)致石墨烯方阻偏大且阻值不均勻、以及石墨烯表面多余殘留物質(zhì)無法用較簡易的方式清除的問題。

本發(fā)明提供一種CVD石墨烯銅箔酸性刻蝕液，每升的酸性刻蝕液包括以下組分：

過氧化氫、無機酸和銅箔共同作用，將銅箔變成二價銅離子。此時溶液中存在大量的二價銅離子，二價銅離子與螯合摻雜劑結(jié)合形成可溶于水的絡(luò)合物，這種螯合摻雜劑會與石墨烯表面有一定的電荷轉(zhuǎn)移作用，從而實現(xiàn)石墨烯p型摻雜，降低石墨烯方阻。表面活性劑用以清除殘留在石墨烯表面的溶碳等雜質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述CVD石墨烯銅箔酸性刻蝕液還包括刻蝕穩(wěn)定劑，每升酸性刻蝕液中含有0.5-5g的刻蝕穩(wěn)定劑。

刻蝕穩(wěn)定劑能夠防止過氧化氫過快地分解銅箔。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述CVD石墨烯銅箔酸性刻蝕液中，所述無機酸包括鹽酸、氫氟酸、硫酸或硝酸中的一種或兩種以上的復(fù)配。

優(yōu)選地，所述無機酸包括鹽酸或硫酸。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述無機酸來自質(zhì)量濃度為31wt％的鹽酸溶液。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述無機酸來自質(zhì)量濃度為35wt％的硫酸溶液。

進一步優(yōu)選地，所述過氧化氫來自質(zhì)量濃度為27wt％的雙氧水溶液。

優(yōu)選地，每升酸性刻蝕液中含有15-40g的無機酸。

進一步優(yōu)選地，每升酸性刻蝕液中含有25-35g的無機酸。

過氧化氫作為強氧化劑，穩(wěn)定性較差，可被催化分解，分解時放熱，同時產(chǎn)生氧氣，其穩(wěn)定性隨溶液的稀釋而增加。因此選擇濃度較低的雙氧水溶液。

優(yōu)選地，每升酸性刻蝕液中含有15-40g的過氧化氫。