[發明專利]一種石墨烯晶圓的轉移方法、石墨烯晶圓及鼓泡體系有效

申請號：	202010061392.8	申請日：	2020-01-19
公開（公告）號：	CN111232964B	公開（公告）日：	2022-05-27
發明（設計）人：	彭海琳;劉忠范;閻睿;唐際琳;杜音	申請（專利權）人：	北京石墨烯研究院
主分類號：	C01B32/194	分類號：	C01B32/194
代理公司：	北京律智知識產權代理有限公司 11438	代理人：	吳婭妮;于寶慶
地址：	100095 北京市海淀區蘇家***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種石墨烯晶圓轉移方法體系
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【說明書】：

本發明提供了一種石墨烯晶圓的轉移方法、石墨烯晶圓及鼓泡體系，該方法包括：提供一帶有金屬基底的石墨烯晶圓；以及，采用電化學鼓泡工藝將所述石墨烯晶圓自所述金屬基底上剝離；其中，所述電化學鼓泡工藝中的鼓泡體系包括水相和有機相，所述水相包括電解質水溶液，所述有機相位于所述水相的下方。本發明一實施方式的石墨烯晶圓的轉移方法，大大減少了轉移過程中石墨烯薄膜的破損，提高了所得石墨烯薄膜的質量。

技術領域

本發明涉及石墨烯，具體為一種通過電化學鼓泡法從生長基底上轉移石墨烯晶圓的方法。

背景技術

石墨烯由于其良好的物理化學性質，如超高的載流子遷移率、高的透光性、良好的機械性能等，受到了廣泛的研究并且在透明導電薄膜、光電探測、催化、生物檢測等領域顯示了其潛在的實用價值。

在石墨烯的諸多制備方法中，銅箔表面的化學氣相沉積方法具有生長的石墨烯質量高、適用于宏量制備等諸多的優勢。然而，通常需要把銅箔和銅晶圓基底上生長的石墨烯薄膜轉移到特定基底上進行進一步應用。目前，最常用的石墨烯轉移的方法是刻蝕基底轉移法，利用刻蝕液把銅基底刻蝕掉，留下完整的石墨烯薄膜，這種方法很簡單方便，但是對于銅/藍寶石晶圓基底生長的石墨烯轉移有局限性，刻蝕速度慢，容易破壞石墨烯薄膜的完整度和引入缺陷等。

之前有人發明了電化學鼓泡的方法剝離銅箔上生長的石墨烯薄膜，但是由于銅箔基底的質量問題，鼓泡法剝離出的石墨烯薄膜通常出現很嚴重的破損，難以大面積的推廣；并且由于銅基底本身在鼓泡溶液中會由于產生的氣泡從藍寶石基底上被緩慢剝離，大大減少了生長基底的可重復利用性；同時由于銅基底的的面積越來越大，產生氣泡的速率也越來越多，使氣泡堆積導致聚合物薄膜變形，大大影響了石墨烯的質量。

發明內容

本發明的一個主要目的在提供一種石墨烯晶圓的轉移方法，包括：提供一帶有金屬基底的石墨烯晶圓；以及，采用電化學鼓泡工藝將所述石墨烯晶圓自所述金屬基底上剝離；其中，所述電化學鼓泡工藝中的鼓泡體系包括水相和有機相，所述水相包括電解質水溶液，所述有機相位于所述水相的下方。

根據本發明一實施方式，所述有機相包括密度大于水的非極性溶劑。

根據本發明一實施方式，所述非極性溶劑的沸點小于100℃。

根據本發明一實施方式，所述非極性溶劑選自三氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳中的一種或多種。

根據本發明一實施方式，所述電解質水溶液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉、硝酸鉀中的一種或多種。

根據本發明一實施方式，所述方法包括在所述石墨烯晶圓上旋涂聚合物作為輔助轉移介質。

根據本發明一實施方式，所述方法包括將剝離的聚合物/石墨烯晶圓轉移到目標基底上。

根據本發明一實施方式，在所述電化學鼓泡工藝中，所述石墨烯晶圓位于所述水相，所述金屬基底位于所述有機相。

本發明一實施方式提供了一種用于電化學鼓泡工藝的鼓泡體系，包括水相和有機相，所述水相包括電解質水溶液，所述有機相位于所述水相的下方，所述有機相包括密度大于水的非極性溶劑。

本發明一實施方式提供了一種石墨烯晶圓，由上述的方法制得。

本發明一實施方式的石墨烯晶圓的轉移方法，大大減少了轉移過程中石墨烯薄膜的破損，提高了所得石墨烯薄膜的質量。