石墨烯制造用铜箔、及石墨烯的制造方法技术

本发明专利技术课题在于提供一种石墨烯制造用铜箔及使用其的石墨烯的制造方法，该石墨烯制造用铜箔可以以低成本生产大面积石墨烯。解决手段是一种由纯度为99.95质量%以上的Cu构成的石墨烯制造用铜箔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术课题在于提供一种石墨烯制造用铜箔及使用其的石墨烯的制造方法，该石墨烯制造用铜箔可以以低成本生产大面积石墨烯。解决手段是一种由纯度为99.95质量%以上的Cu构成的石墨烯制造用铜箔。【专利说明】
本专利技术涉及用于制造石墨烯的铜箔、及石墨烯的制造方法。
技术介绍
石墨具有平行并列的碳六元环的层数层重叠而成的层状构造，其单原子层~数原子层左右的物质称为石墨烯或石墨烯片。石墨烯片具有独立的电性、光学性及机械性的特性，尤其载流子移动速度高。因此石墨烯片被期待在例如燃料电池用隔膜、透明电极、显示元件的导电性薄膜、无萊突光灯、复合材料、药物传递系统(DDS,Drug Delivery System)的载流子等产业界被广泛地应用。制造石墨烯片的方法已知有将石墨用粘合带剥离的方法，但有所得的石墨烯片的层数不固定，难以获得大面积石墨烯片，且不适合大量生产的问题。因此，开发了一种通过使碳类物质接触于片状的单结晶石墨化金属催化剂上后，进行热处理来使石墨烯片生长的技术(化学气相沉积(CVD)法)(专利文献I)。作为此单结晶石墨化金属催化剂记载有N1、Cu、W等金属基板。同样也有报告通过化学气相沉积法在Ni或Cu的金属箔、或形成在Si基板上的铜层上制膜石墨烯的技术。该技术中使用了例如25 μ m厚度的铜箔，调查得知目录中所使用的铜箔的铜纯度为99.8%。(非专利文献2)。需要说明的是，石墨烯的制膜是在1000°C左右，氩、氢、甲烷 的混合气体气氛下进行(非专利文献1、2)。现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开2009-143799号公报 非专利文献 非专利文献 1:SCIENCE Vol.324 (2009) P1312-1314 非专利文献 2:APPLIED PHYSICS LETTERS 97，183109(2010)。
技术实现思路
专利技术要解决的问题 然而，如专利文献I那样制造单结晶的金属基板并不容易且极为昂贵，且有难以获得大面积基板，因而难以获得大面积石墨烯片的问题。另一方面，非专利文献I中虽然记载使用Cu作为基板，但在Cu箔上石墨烯无法短时间在面方向生长，而利用退火使形成在Si基板上的Cu层成为粗大颗粒的形式来制成基板。这种情况下，石墨烯的大小受到Si基板尺寸的限制，制造成本高昂。另外，因为非专利文献2记载的技术使用了铜箔，因而基板所耗的费用与使用铜单结晶、Si基板相比要低廉，可以说能获得大面积的石墨烯。此处，铜作为石墨烯生长的催化剂为优异的理由在于铜几乎不会将碳固溶。并且，铜会发挥催化剂的作用，烃气体((炭化水素力I))的热分解中所生成的碳原子会在铜表面形成石墨烯。另外，被覆有石墨烯部分的铜会丧失催化剂作用，因而在该部分烃气体不会再进行热分解，而石墨烯难以成为多层，因而获得石墨烯单层。因此，铜的单结晶在这一方面作为石墨烯制造用基板是优异的，但因为价格高昂尺寸受到限制，因而不适合制膜大面积的石墨烯。另一方面，虽然铜箔容易大面积化，但当本专利技术人将非专利文献2记载的铜箔作为基板来制造石墨烯时，发现石墨烯的薄层电阻会变大而无法获得适合实用的品质。即，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯制造用铜箔及使用其的石墨烯的制造方法，该石墨烯制造用铜箔可以以低成本且以实用上所要求的品质生产大面积的石墨烯。解决课题的技术手段 为解决上述课题，本专利技术的石墨烯制造用铜箔由纯度为99.95质量％以上的Cu构成。Cu的纯度优选为99.995质量％以下，氧的浓度优选为200质量ppm以下。本专利技术的石墨烯的制造方法使用上述石墨烯制造用铜箔，并具有以下工序:在规定的室内配置经过加热的上述石墨烯制造用铜箔同时供给含碳气体，再在上述石墨烯制造用铜箔表面形成石墨烯的石墨烯形成工序；在上述石墨烯的表面层叠转印片材，一边将上述石墨烯转印至上述转印片材上，一边将上述石墨烯制造用铜箔蚀刻除去的石墨烯转印工序。专利技术效果 根据本专利技术可获得 一种铜箔，该铜箔可以以低成本且以实用上所要求的品质生产大面积的石墨烯。【专利附图】【附图说明】图1是表示本专利技术实施方式的石墨烯的制造方法的工序图。【具体实施方式】以下说明本专利技术实施方式的石墨烯制造用铜箔及石墨烯的制造方法。需要说的是，本专利技术中的％，在无特别限定时表示质量％。<铜箔的组成> 铜箔由纯度为99.95质量％以上的Cu构成。如上所述，以铜箔作为基板来制造石墨烯时，有可能石墨烯的薄层电阻会变大而品质劣化。可以认为这是由于铜箔表面局部地存在阻碍石墨烯生长的区域而使催化剂功能在面上变得不均，在该部分烃气体不会被热分解，而石墨烯的碳原子键断裂，薄层电阻变大的缘故。因此，本专利技术人认为催化剂即铜箔表面的铜原子存在的程度会对石墨烯品质造成影响，只要铜箔表面整面都能均匀地具有催化剂功能即可，所以将铜箔所含的铜以外的元素调整为一定量以下(即Cu纯度为99.95%以上)。但是，本专利技术人最初认为箔中的杂质与其存在形态无关，即使是固溶的形式也可以，以氧化物、硫化物等夹杂物的形式存在也可以。这是通常作为在铜箔表面制膜石墨烯的方法使用CVD，但CVD是在1000°C以上的烃气、氢气、非活性气体的混合气氛下进行。此时，铜箔表面即使有氧化亚铜、硫化铜等存在，也会容易地被CVD气氛中所含的氢还原，因而本专利技术人认为杂质的存在形态不会影响石墨烯的品质。然而了解到若有杂质以氧化物、硫化物形态存在于表面，则会对经还原或在1000°C下一度熔解而得到的石墨烯品质造成影响。也就是说，氧、硫越少越好。另外，就固溶在铜箔中的铜以外的元素而言，除了以杂质形式原本存在于铜中的元素以外，也可以举出积极添加在铜材料中的元素，但只要铜纯度为99.95%以上则不会对石墨烯品质造成影响。铜箔中的杂质种类并不限定，除了 O、S以外，可列举出P、Ag，作为添加元素，可列举出 Ag、Sn、T1、N1、Mg、In 等。需要说明的是，若提高铜箔中的Cu纯度，则制造成本会变高，同时强度会降低，而难以制造箔，难以大面积化。因此，铜箔中的Cu纯度优选为99.995质量％以下。另外，铜箔中的氧浓度优选为200质量ppm以下。若氧超过200ppm，则氧化物量会增加，若它们在CVD中被还原，则会成为妨碍石墨烯生长的原因，有时石墨烯的薄层电阻增加。需要说明的是，铜箔中的硫也是越少越好，但已知硫是会造成铜制造性变差的杂质，只要是在不对制造性产生坏影响的范围内就几乎不会对石墨烯的品质造成影响。<铜箔的厚度> 铜箔的厚度并无特别限定，一般而言为5~150 μ m。进一步地，为了确保操作性同时容易地进行后述的蚀刻除去，铜箔的厚度优选为12~50 μ m。铜箔的厚度若小于12 μ m,则容易破裂，造成操作性变差，厚度若超过50 μ m，则有时难以蚀刻除去。<铜箔的60度光泽度> 铜箔的轧制平行方向及轧制垂直方向的60度光泽度(JIS Z 8741)优选均为400%以上，更优选为500%以上。如后所述，使用本专利技术的石墨烯制造用铜箔来制造石墨烯后，需要将石墨烯从铜箔转印至转印片材，但若铜箔表面粗糙，则难以转印，有时石墨烯破损。因此，优选为铜箔表面凹凸为平滑。需要说明的是，轧制平行方向及轧制垂直方向的60度光泽度的上限并无特别本文档来自技高网...

【技术保护点】
石墨烯制造用铜箔，其由纯度为99.95质量%以上的Cu构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：千叶喜宽，小野俊之，
申请(专利权)人：JX日矿日石金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP