一种激光供体膜及其制备方法、利用激光供体膜转移石墨烯薄膜的方法技术

技术编号:15494994 阅读:60 留言:0更新日期:2017-06-03 14:38
本发明专利技术公开了一种激光供体膜,及利用该激光供体膜完成转移石墨烯薄膜的同时完成图案化石墨烯的方法。所述激光供体膜包括基膜、激光热转换层和胶质层,基膜作为激光热转换层的载体膜,胶质层设于激光热转换层之上。采用此方案,一方面激光写出什么图案,最终就获得什么样的图案化石墨烯薄膜,可以避免当前石墨烯转移过程与石墨烯图案化过程分离的问题,可以提高制程效率;另一方面,采用这种激光供体膜,由于其受热膨胀的特性,可以在具有一定高度的台阶表面或者弯曲的表面或者其他非平整表面实现石墨烯的完整转移;再一方面,由于胶质层是与石墨烯薄膜一并转移下来,可以对转移获得的图案化石墨烯起到保护和绝缘的作用。

Laser donor film and method for preparing the same, and method for transferring graphene film by using laser donor film

The invention discloses a laser donor film and a method for using the laser donor film to complete the transfer of graphene film while completing a patterned fossil graphene. The laser donor film comprises a base film, a laser heat transfer layer and a colloid layer, wherein the base film is used as a carrier film of the laser heat transfer layer, and the colloid layer is arranged on the laser heat transfer layer. By using this method, a laser to write what pattern, finally obtain patterned graphene films. What can prevent the current transfer separation process of graphene and graphene patterning process, can improve the efficiency of the process; on the other hand, using the laser for the film, due to its characteristics of thermal expansion, can in a certain stage of the surface height or curved surface or other non smooth surface to achieve a complete transfer of graphene; in another aspect, the gelatinous layer graphene film and can be moved down to protection and insulation on the patterned graphene transfer the role of.

【技术实现步骤摘要】
一种激光供体膜及其制备方法、利用激光供体膜转移石墨烯薄膜的方法
本专利技术涉及一种具有激光感应功能的激光供体膜,用于转移CVD法所得石墨烯,以及利用激光供体膜转移石墨烯薄膜的方法,属于CVD法制备石墨烯中石墨烯的转移技术。
技术介绍
石墨烯作为一种新型的二维碳材料,由于其优异的电学、光学性质以及稳定的化学特性,在微电子领域具有广阔的应用前景。石墨烯的厚度只有0.335纳米,不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬同时柔韧性极佳;作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知所有的导体和半导体都快,本征迁移率可达到2×105cm2/(V·S),这些优异的特性使其在超柔性电子器件或者超柔性智能穿戴领域中有着广阔的应用前景。化学气相沉积(CVD)方法是取得高质量石墨烯的重要途径之一,也是目前唯一一种可以真正实现产业化生产的方法。目前,常州第六元素材料股份有限公司通过对CVD法制备石墨烯的改进,展开了大批量的工业化生产。然而,CVD法制备的石墨烯是在金属箔上生长出透明的石墨烯薄膜,常州第第元素材料股份有限公司全资子公司无锡格菲电子薄膜科技有限公司率先完成了大面积完整的生长出一整片单层的石墨烯,在金属箔(一般采用铜箔)上用肉眼是看不到的。正是由于生长出的完整的石墨烯为一种二维晶格结构,不能独立的完整存在,必须借助载体膜(本领域称目标基底、目标基材或基底膜等)才能真正的成为有形材料,才能实现其作为完整的膜材进行应用,因此需要将金属箔上生长出的石墨烯转移到目标基底上去。目前,CVD法生长的石墨烯薄膜目前产业化过程中主要采用的两种转移方法是树脂胶转移法和含胶膜转移法。树脂转移法就是在目标基底的表面预先涂布一层树脂胶,然后贴合石墨烯/铜箔并进行固化,固化好之后将铜箔刻蚀去除即可。胶膜转移法是先将胶膜与石墨烯/铜箔贴合,刻蚀掉铜箔后得到胶膜/石墨烯,再与目标基底贴合,揭去胶膜即可。参考无锡格菲电子薄膜科技有限公司授权专利:“一种石墨烯的转移方法”,申请号:201410238058.X。近年来,随着石墨烯电子器件突飞猛进的发展,石墨烯薄膜的应用所能涉猎的电子器件越来越多,比如作为触控传感器的手机屏、智能贴膜,具有电加热功能的加热片,等等。然而,这些电子器件,无论是作为触控传感器还是加热片,一般都需要对石墨烯进行图案化,即将整片的单层或多层的石墨烯变成具有一定图案形状的石墨烯。目前石墨烯电子器件制作过程中的图案化主要有以下两种方法:激光刻蚀方法。即使用激光将需去除的石墨烯扫除。掩膜刻蚀工艺。该工艺是在石墨烯表面制作掩膜保护不需去除的石墨烯,使用氧等离子体将需去除的石墨烯刻蚀,然后去掉掩膜。上述两种图案化方法都是基于转移好的石墨烯薄膜成品或者将石墨烯薄膜应用于下游技术过程中进行。综上所述,想实现石墨烯薄膜在功能器件中的应用,将石墨烯薄膜从生长衬底的表面高质量地转移到目标基材的表面是根本,进一步的还需要提高其效率、降低成本。目前CVD法制备石墨烯薄膜转移技术和图案化存在以下问题需要克服:1.当前石墨烯转移的过程以及图案化石墨烯的过程是分离的,即先将石墨烯整面转移至目标基材的表面,然后再用激光蚀刻获得图案化的石墨烯,工艺过程较为繁琐,工艺效率偏低。2.当前石墨烯转移的过程中,石墨烯基本上是在目标基材平整的情况下贴合转移至目标基材的表面,一般采用贴合机或者覆膜机来进行贴合,但是这种操作并不能实现石墨烯在弯曲的表面甚至是不规则的表面的高质量转移。比如,当目标基材表面设有条形银浆电极材料时,目标基材上则在平面上具有一定台阶高度凸起结构,当台阶高度大于10μm时,现有转移过程在贴合石墨烯膜的过程中,无论是树脂转移法还是胶膜转移法,由于固化后的树脂或者胶膜都不具有相应的拉伸能力,会在台阶上和台阶下发生微观上的断层,即台阶上的石墨烯和台阶下的石墨烯之间是断开的;再比如,不规则的弯曲表面,同样容易发生石墨烯断开或发生褶皱的现象。如附图1所示,含胶膜转移石墨烯时,(a)转移到目标基材表面51的石墨烯膜3不能与目标基材表面51完全贴合,在后期应用或在转移时施加一定的压力之后,会出现(b)断面、(c)褶皱或两者结合的情形。以上这些问题导致了石墨烯薄膜制程工艺较为复杂,生产效率偏低的问题以及不适用于非平整表面转移的问题,限制了石墨烯薄膜应用技术的扩展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的转移工艺制程复杂、效率偏低以及不适用于非平整表面转移等问题,提供了一种转移同时实现图案化的高效的石墨烯薄膜的转移方法,该方法还进一步实现了可以在非平整的目标基材(如具有台阶结构的目标基材或者不规则曲面的目标基材)完整全面的转移;本专利技术的另一个目的是提供上述方法所用的激光供体膜。本专利技术的目的通过以下技术方案来具体实现:一种激光供体膜,包括基膜、激光热转换层和胶质层,基膜作为激光热转换层的载体膜,胶质层设于激光热转换层之上。优选地,所述基膜采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯硫醚(PPS);优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。优选地,基膜的厚度为1μm-100μm,例如:1μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm,等。进一步优选厚度为10μm-50μm,例如:10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm,等。采用此范围基膜厚度,膜材质地较软,柔韧性好,在用于转移石墨烯时,更有利于石墨烯发挥其柔韧度,从而有利于石墨烯膜在激光照射下与目标基材的贴合。优选地,所述的激光热转换层是由光热转换质均匀分散于溶剂中形成的混合物层,其中,所述光热转换质为炭黑、碳纳米管或者两者的混合,所述溶剂为热固性树脂、热塑性树脂或者两者的混合物。优选地,所述100g溶剂中分散10-30g光热转换质;进一步优选的,所述100g溶剂中分散20g光热转换质。优选地,所述光热转换质为炭黑:碳纳米管按3:1的质量比的混合物,所述溶剂为热固性树脂。本专利技术采用二维片状的炭黑与一维线状的碳管结合作为光热转换质可以增加导热通路,提高热转换的效率。进一步优选地,所述热固性树脂为丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯类树脂、有机硅树脂或者热固性氟树脂中的一种或多种的混合,优选丙烯酸树脂。优选地,所述激光热转换层的厚度为1μm-5μm,例如:1μm、2μm、3μm、4μm、5μm,等;进一步优选为1μm-2μm,例如:1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm,等。采用1-2μm厚度的激光热转换层,目的是让光转换的热量迅速向功能层和胶质层传递,而不至于耗损在热转换层内部,同时,又能保证激光热转换层真正达到转换功能。优选地,所述胶质层是具有粘性,所述胶质层与石墨烯的结合力强于石墨烯与所要转移的目标基材的结合力,且胶质层受热的情况下会分解同时与其相毗邻的未受热部分会分离。本专利技术激光供体膜应用于转移石墨烯时,胶质层在转移石墨烯的过程中,受热后,受热部分可以随同石墨烯薄膜部分转移至目标衬底上。优选地,所述胶质层的粘度为3g/in-30g/in,例如:3g/in、4本文档来自技高网
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一种激光供体膜及其制备方法、利用激光供体膜转移石墨烯薄膜的方法

【技术保护点】
一种激光供体膜,其特征在于:包括基膜、激光热转换层和胶质层,基膜作为激光热转换层的载体膜,胶质层设于激光热转换层之上。

【技术特征摘要】
1.一种激光供体膜,其特征在于:包括基膜、激光热转换层和胶质层,基膜作为激光热转换层的载体膜,胶质层设于激光热转换层之上。2.根据权利要求1所述的激光供体膜,其特征在于:所述基膜采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯硫醚(PPS);优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);优选地,基膜的厚度为1μm-100μm,进一步优选厚度为10μm-50μm。3.根据权利要求1所述的激光供体膜,其特征在于:所述的激光热转换层是由光热转换质均匀分散于溶剂中形成的混合物层,其中,所述光热转换质为炭黑、碳纳米管或者两者的混合,所述溶剂为热固性树脂、热塑性树脂或者两者的混合物;优选地,所述100g溶剂中分散10-30g光热转换质;进一步优选的,所述100g溶剂中分散20g光热转换质;优选地,所述光热转换质为炭黑:碳纳米管按3:1的质量比的混合物,所述溶剂为热固性树脂;进一步优选地,所述热固性树脂为丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯类树脂、有机硅树脂或者热固性氟树脂中的一种或多种的混合,优选丙烯酸树脂;优选地,所述激光热转换层的厚度为1μm-5μm,优选为1μm-2μm。4.根据权利要求1所述的激光供体膜,其特征在于:所述胶质层具有粘性,所述胶质层与石墨烯的结合力强于石墨烯与所要转移的目标基材的结合力,且胶质层受热的情况下会分解同时与其相毗邻的未受热部分会分离;优选地,所述胶质层的粘度为3g/in-30g/in,优选为10g-15g/in;进一步优选地,所述胶质层采用胶黏剂与粘接剂按1:(2-5)的质量比的组合物,优选1:2.5;优选地,所述胶黏剂采用热塑性固态树脂胶黏剂、热塑性溶剂型胶黏剂中的一种或多种的组合,优选热塑性固态树脂胶黏剂;进一步优选的,所述胶黏剂采用聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯共聚酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯树脂、氨酯丙烯酸酯共聚物中的一种或者多种混合物;进一步优选的,所述粘接剂为环氧树脂、醋酸乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、自由多官能丙烯酸酯单体和氟改性的多官能丙烯酸酯单体中的一种或者多种混合物;进一步优选的,粘接剂在胶质层组合物中的含量优选为30wt%-50wt%;优选地,所述胶质层的厚度为100nm-50μm,优选为200nm-2μm,最佳为1μm。5.根据权利要求1-5任一项所述的激光供体膜,其特征在于:所述的供体膜在激光热转换层和胶质层中间设有功能层,所述功能层为半固化状态,其固化时可降低胶质层和激光热转换层之间的附着力;优选地,所述功能层包含:可固化UV树脂、可固化硅氧烷化合物或可固化氟化合物中的一种或两种以上的组合物;以及光聚合反应引发剂;优选地,所述功能层的表面能低于20dyn/cm,优选12dyn/cm-18dyn/cm;优选地,所述功能层的...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨军谭化兵
申请(专利权)人:无锡格菲电子薄膜科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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