本发明专利技术公开了两种调控石墨烯薄膜电子结构的方法，通过吸附掺杂的方法，改变石墨烯的费米能级，提高其载流子浓度，从而改善其导电性能，达到扩展其使用范围的目的。另外通过选择不同的掺杂物可以对石墨烯进行P型掺杂、N型掺杂，从而实现对其极性的调控。通过本发明专利技术的方法：方阻为350±20Ω/square的石墨烯导电薄膜在掺杂了0.1nm厚的纳米金颗粒后，方阻下降到200Ω/square。方阻为350±20Ω/square的石墨烯导电薄膜在掺杂了0.2nm厚的纳米金颗粒后，方阻下降到150Ω/square。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
石墨烯作为一种柔性透明导电材料，在触摸屏、平板显示、太阳能电池等领域有着广阔的应用前景。但是石墨烯有着极高的载流子迀移率，但是载流子浓度较低，影响了其导电能力，制约着其使用范围。目前调控石墨烯电子结构的方法主要有两大类，分别是晶格调控与吸附调控。晶格调控是通过硼原子、氮原子替换石墨烯六元环结构中的碳原子，这种调控方法会破坏石墨烯中的键结构，在提高其载流子浓度的同时严重影响其载流子迀移率，难以改善其导电性能。吸附调控是让特定的化学物质吸附在石墨烯的表面，吸附化学物质与石墨烯发生电荷的转移，进而改变石墨烯的载流子浓度。采用吸附调控，一般采用无机盐溶液浸泡或是旋涂的方法，这种方法调控后稳定性差，同时调控效果不够理想。现有的方法大都直接将生长的石墨烯和金属衬底直接在真空环境内进行处理，这种方式由于生长有石墨烯的金属薄膜力学性能不好，容易发生弯曲变形，进而对石墨烯造成破坏，不方便操作，不利于工业化的流水线批量生产的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供实际可行，可以用于工业化操作的调控石墨烯薄膜电子结构的制备方法，改善了石墨烯的电学性能，扩展石墨烯的使用范围。实现本专利技术目的的第一种技术方案是:，包括以下步骤:①、通过化学气相沉积法在衬底上生长石墨烯；②、将用来转移石墨烯的目标基底置于蒸镀腔体中，并对蒸镀腔体抽真空；③、加热金属蒸镀源至该金属的恪点以上温度，待目标基底上蒸镀上金属纳米颗粒后，向蒸镀腔体中通入惰性气体至常压，打开蒸镀腔体取出蒸镀有金属纳米颗粒的目标基底待用；④、将衬底上生长的石墨烯转移到步骤③中蒸镀有金属纳米颗粒的目标基底上，得到石墨烯透明导电膜。，还包括以下步骤:⑤、将转移后得到的石墨烯透明导电膜置于蒸镀腔体中，并对蒸镀腔体抽真空；⑥、加热石墨烯透明导电膜至100°C以上，并保持至少10分钟，使吸附在石墨烯上的污染物从其表面脱附；⑦、加热金属蒸镀源至该金属的熔点以上温度，待石墨烯透明导电膜上蒸镀上金属纳米颗粒后，向蒸镀腔体中通入惰性气体至常压，打开蒸镀腔体取出调整了电子结构的后的石墨烯膜。所述金属纳米颗粒的厚度为I?5个原子层的厚度。所述步骤②中的目标基底为PET材料或者PI材料；所述目标基底为PET材料时，步骤⑥中石墨烯透明导电膜加热至100°C?120°C;所述目标基底为PI材料时，步骤⑥中石墨烯透明导电膜加热至100°C?200 °C。所述步骤②和步骤⑤中对蒸镀腔体抽真空时，需要将蒸镀腔体内的压力抽到0.0lpa 以下。所述步骤③和步骤⑦中的金属蒸镀源为相同或者不同金属，但均为功函数大于石墨烯的金属，或者均为功函数小于石墨烯的金属；当步骤③和步骤⑦中的金属蒸镀源均使用功函数大于石墨烯的金属时，获得P型石墨烯；当步骤③和步骤⑦中的金属蒸镀源使用功函数小于石墨烯的金属时，获得N型石墨烯。实现本专利技术目的的第二种技术方案是:，包括以下步骤:①、通过化学气相沉积法在衬底上生长石墨烯；②、将生长后的石墨烯从衬底上转移到目标基底上，得到石墨烯透明导电膜；③、将转移后得到的石墨烯透明导电膜置于蒸镀腔体中，并对蒸镀腔体抽真空，然后加热石墨烯透明导电膜至100°C以上，并保持至少10分钟，使吸附在石墨烯上的污染物从其表面脱附；④、加热金属蒸镀源至该金属的熔点以上温度，待石墨烯透明导电膜上蒸镀上金属纳米颗粒后，向蒸镀腔体中通入惰性气体至常压，打开蒸镀腔体取出处理后的石墨烯膜。所述步骤②中的目标基底为PET材料或者PI材料；所述目标基底为PET材料时，步骤③中石墨烯透明导电膜加热至100°C?120°C;所述目标基底为PI材料时，步骤③中石墨烯透明导电膜加热至100°C?200 °C。所述步骤③中对蒸镀腔体抽真空时，需要将蒸镀腔体内的压力抽到0.0lpa以下。所述步骤④中的金属蒸镀为功函数大于石墨烯的金属，或者功函数小于石墨烯的金属；当金属蒸镀源使用功函数大于石墨烯的金属时，获得P型石墨烯；当金属蒸镀源使用功函数小于石墨烯的金属时，获得N型石墨烯。采用了上述技术方案，本专利技术具有以下的有益效果:(I)本专利技术提供的两种方法最大的特点就是先对石墨烯薄膜进行转移，从而避免了因金属衬底力学性能不好而导致的弯曲变形对石墨烯薄膜造成的损坏，因此方便了操作，适合工业化流水线上的批量生产。(2)本专利技术通过吸附调控的方法，改变石墨烯的费米能级，提高其载流子浓度，从而改善其导电性能，达到扩展其使用范围的目的。方阻为350 ±20 Ω/SqUare的石墨烯导电薄膜在加了 0.1nm厚的纳米金颗粒后，方阻下降到200Q/square。方阻为350±20Ω/square的石墨稀导电薄膜在加了 0.2nm厚的纳米金颗粒后，方阻下降到ΙδΟΩ/square。(3)本专利技术可以通过选择不同的金属蒸镀源可以对石墨烯进行P型、N型，从而实现对其极性的调控。【具体实施方式】(实施例1) 本实施例的，包括以下步骤:①、通过化学气相沉积法在衬底上生长石墨烯。②、将用来转移石墨烯的目标基底置于蒸镀腔体中，并对蒸镀腔体抽真空。目标基底为PET材料或者PI材料。③、加热金属蒸镀源至该金属的恪点以上温度，待目标基底上蒸镀上金属纳米颗粒后，向蒸镀腔体中通入惰性气体至常压，打开蒸镀腔体取出蒸镀有金属纳米颗粒的目标基底待用。金属纳米颗粒的厚度为I?5个原子层的厚度。④、将衬底上生长的石墨烯转移到步骤③中蒸镀有金属纳米颗粒的目标基底上，得到石墨烯透明导电膜。⑤、将转移后得到的石墨烯透明导电膜置于蒸镀腔体中，并对蒸镀腔体抽真空。⑥、加热石墨烯透明导电膜至100°C以上，并保持至少10分钟，使吸附在石墨烯上的污染物从其表面脱附。目标基底为PET材料时，石墨烯透明导电膜加热至100°C?120°C;目标基底为PI材料时，石墨烯透明导电膜加热至100°C?200°C。⑦、加热金属蒸镀源至该金属的熔点以上温度，待石墨烯透明导电膜当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
调控石墨烯薄膜电子结构的方法，其特征在于：包括以下步骤：①、通过化学气相沉积法在衬底上生长石墨烯；②、将用来转移石墨烯的目标基底置于蒸镀腔体中，并对蒸镀腔体抽真空；③、加热金属蒸镀源至该金属的熔点以上温度，待目标基底上蒸镀上金属纳米颗粒后，向蒸镀腔体中通入惰性气体至常压，打开蒸镀腔体取出蒸镀有金属纳米颗粒的目标基底待用；④、将衬底上生长的石墨烯转移到步骤2中蒸镀有金属纳米颗粒的目标基底上，得到石墨烯透明导电膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金虎，周振义，蔡晓岚，
申请(专利权)人：常州二维碳素科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。