一种CVD法制备的石墨烯的转移方法技术

本发明专利技术公开了一种CVD法制备的石墨烯的转移方法，在现有转移方法过程中，事先对目标基底进行处理，即在目标基底表面涂覆一层聚合物溶液，干燥去除聚合物中的溶剂。本发明专利技术提供的聚合物不仅具有很强的对石墨烯的胶粘性还有含有利于石墨烯掺杂的基团。因此可以使目标基底与石墨烯之间的附着力达到4B级别，单层石墨烯转移后的方阻上升几乎为零，并且有一定的降低作用，整片(如360mm*290mm)石墨烯方阻的标准差率不超过5％。

Method for transferring graphene prepared by CVD method

The invention discloses a method for transferring a CVD prepared by graphene, in the process of the existing transfer method, prior to the target substrate processing, namely in the target substrate coated with a layer of polymer solution, drying to remove polymer solvent. The polymer provided by the invention not only has strong adhesive to graphene, but also can be used for the doping of graphene. It can make between the target substrate and graphene adhesion level reached 4B graphene after the transfer resistance increase is almost zero, and decreased to a certain extent, the whole piece (such as 360mm*290mm) standard deviation of graphene resistance is less than 5%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气相沉积法(CVD法)制备石墨烯的在转移过程中的改进方法，属于石墨烯的制备方法领域。
技术介绍
在个人电脑、电视、手机、车载导航等电子设备上，液晶显示元件、触摸屏的使用得到了普及。对于这些液晶显示元件、触摸屏等器件而言，透明的配线、像素电极或端子的一部分中需要使用透明导电膜。作为透明导电膜的材料，一直以来，多使用氧化铟锡等材料，但由于铟元素是稀有金属，并且铟的氧化物有毒，不环保。在此背景下，石墨烯材料受到了人们极大关注，由于石墨烯是二维结构，厚度仅有0.54nm，注定石墨烯与基底间的附着力较差。因此如何洁净地牢固地，并有效地转移石墨烯正越来越受到关注。在转移CVD石墨烯方面有以下几种技术。第一种是直接转移法，将CVD法生长好的石墨烯(结构为石墨烯/衬底//石墨烯，生长衬底为金属或合金)以压力或加热或UV固化的方式与涂有胶黏剂或固化剂转移目标基底压合在一起，后采用刻蚀的方法舍弃表层石墨烯从而得到目标基底/石墨烯结构。这种方法只适用于柔性目标较低，对Si/SiO2、玻璃基底等转移较为困难，而且代价较高，附着力和方阻都会受到较大影响。第二种方法是胶膜(PDMS(聚二甲基硅氧烷)胶膜最优)转移法。该方法将石墨烯/生长基底/石墨烯的刻蚀与转移分为两个阶段，在刻蚀阶段将胶膜与石墨烯/生长基底/石墨烯复合，刻蚀过后形成胶膜/石墨烯结构，因为胶膜与石墨烯间的附着力很差，胶膜上的石墨烯很容易转移到任意的柔性和非柔性基底。这种方法适用基底很广，而且转移干净，残留杂质很少。但是，这种方法存在所要转移的目标基底与石墨烯之间附着力较差和方阻及方阻均匀性上升等问题，在PET表面涂一层EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)是解决现在解决石墨烯附着力差的常用方法，但由于EVA的形变大，耐热性差转移后的石墨烯方阻上升较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种能够使目标基底与石墨烯之间的附着力大幅增加的同时解决因转移问题带来的方阻上升或方阻均匀性差的问题的CVD法制备的石墨烯的转移方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来具体实现：一种CVD法制备的石墨烯的转移方法，在现有转移方法过程中，事先对目标基底进行处理，即在目标基底表面涂覆一层聚合物溶液，干燥去除聚合物中的溶剂。作为优选方案，上述的CVD法制备的石墨烯的转移方法，包括如下步骤：1)在目标基底表面涂覆一层聚合物溶液，烘干；2)将CVD法得到的带有石墨烯的金属衬底中石墨烯的一面，或者利用胶膜转移CVD法生长出的石墨烯的过程中胶膜/石墨烯的石墨烯的一面，与目标基底上的涂覆聚合物的一面进行贴合处理；3)刻蚀掉金属衬底或者去除胶膜，即可。所述聚合物选用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、N-乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物(VP/VA)或者两者的混合物。基于PVP对石墨烯的掺杂效果和VP/VA对石墨烯的附着力提升效果，二者按一定比例进行混合，最佳混合比例为m(PVP):m(VP/VA)＝5:1所述聚合物溶液的溶剂采用醇类溶剂或水，优选采用乙醇。所述聚合物溶液的浓度为0.12wt％。，浓度过高成膜过后会造成表面粗糙程度大，过低则会影响转移效果。最佳的聚合物溶液为0.1wt％的PVP+0.02wt％的VP/VA的混合乙醇溶液。优选的，所述目标基底的厚度为1-500μm，优选厚度为50-150μm。(理由同上)优选的，所述目标基底的材料为硅片、玻璃、聚乙烯薄膜(PE)、聚苯乙烯薄膜(PP)、聚氯乙烯薄膜(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或者两种及两种以上的叠合膜材；优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。(选择亲水性较好的基底有利于涂覆，但经过等离子处理的非亲水基底也可顺利涂布)优选的，所述涂覆的方法为采用旋凃、刮涂、喷印、丝网印刷或浸泡提拉，优选浸泡提拉法；优选的，所述烘干温度为30-150℃下，优选70℃。优选的，所述步骤2)中，所述贴合处理采用加压和/或加热的方法，具体优选采用80-150℃下加压0.2MPa以上。温度过低，压力过小会影响转移效果，比如会产生部分区域白斑即未转移到PET上，温度过高会影响到PET性质，高于150℃PET会向粘弹态转变形变增大，80-150℃下加压0.2MPa以上的条件下贴合，效果最佳。优选的，所述步骤2)中，所述利用胶膜转移CVD法生长出的石墨烯的过程为：a.将胶膜与生长有石墨烯的金属衬底的石墨烯一面贴合在一起,形成胶膜/石墨烯/金属衬底；b.去除金属衬底，得到胶膜/石墨烯的结构；c.将胶膜/石墨烯其中石墨烯的一面与目标基底贴合在一起；d.去除胶膜，得到石墨烯/目标基底的结构。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的石墨烯转移方法，利用一种聚合物，该聚合物可以有效地溶解在醇类溶、水或其他溶剂中，溶液涂覆在目标基底表面，然后通过增压的方式与石墨烯/基底/石墨烯贴合或者与胶膜/石墨烯的石墨烯面贴合。本专利技术利用带有吡咯基团聚合物，在吡咯基团中的N会对石墨烯进行p型掺杂,使石墨烯空穴载流子浓度增加，抵消了转移过程中缺陷引入带来的方阻升高；而且该聚合物耐高温性能很强，高温下该聚合物有一部分电负性基团与石墨烯边缘少许羟基结合形成共价结构同时该聚合物形成的薄膜粗糙程度与石墨烯褶皱相匹配，因此能够使目标基底与石墨烯之间的附着力大幅度增加的同时解决因转移问题带来的方阻上升和方阻均匀性问题。现有石墨烯转移技术的缺点主要体现在两个方面，一个是附着力的问题，由于石墨烯结构的特殊性，石墨烯跟大部分材料的结合力都很差，即便是石墨烯/铜箔/石墨烯与有固化胶的基底结合，刻蚀后的附着力也差强人意。第二，由于要保证石墨烯的方阻，石墨烯势必要进行掺杂，而改善附着力和转移过程往往是影响石墨烯方阻和方阻均匀性的主要原因。而本专利技术提供的聚合物不仅具有很强的对石墨烯的胶粘性还有含有利于石墨烯掺杂的基团。因此可以使目标基底与石墨烯之间的附着力达到4B级别，单层石墨烯转移后的方阻上升几乎为零，并且有一定的降低作用，整片(如360mm*290mm)石墨烯方阻的标准差率不超过5％。说明书附图图1为本专利技术采用直接转移法的流程示意图；图2为本专利技术采用胶膜转移法的流程示意图；其中，1-目标基底，2-聚合物，3-石墨烯层，4-金属衬底、5、胶膜。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下实施例中涉及胶膜转移法的实施例，采用的胶膜为所述胶膜为基膜加胶的复合膜，例如：PET硅胶膜、PET亚克力胶膜、PET丙烯酸膜、PMMA硅胶膜、PMMA亚克力胶膜、PMMA丙烯酸膜、PI硅胶膜、PI亚克力胶膜或PI丙烯酸膜等。实施例1：直接转移法，流程图参见图1，包括如下步骤：1)将聚合物m(PVP):m(VP/VA)＝5:1溶解于乙醇中，形成PVP为0.1wt％，VP/VA为0.02wt％的混合溶液；2)将混合溶液涂覆在目标基底PET(市售，厚度为150μm)，涂覆方式采用浸泡提拉法，涂覆好的PET在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CVD法制备的石墨烯的转移方法，其特征在于：在现有转移方法过程中，事先对目标基底进行处理，即在目标基底表面涂覆一层聚合物溶液，干燥去除聚合物中的溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种CVD法制备的石墨烯的转移方法，其特征在于：在现有转移方法过程中，事先对目标基底进行处理，即在目标基底表面涂覆一层聚合物溶液，干燥去除聚合物中的溶剂。2.根据权利要求1所述的CVD法制备的石墨烯的转移方法，其特征在于：包括如下步骤：1)在目标基底表面涂覆一层聚合物溶液，烘干；2)将CVD法得到的带有石墨烯的金属衬底中石墨烯的一面，或者利用胶膜转移CVD法生长出的石墨烯的过程中胶膜/石墨烯的石墨烯的一面，与目标基底上的涂覆聚合物的一面进行贴合处理；3)刻蚀掉金属衬底或者去除胶膜，即可。3.根据权利要求1或2所述的CVD法制备的石墨烯的转移方法，其特征在于：所述聚合物选用聚乙烯吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物或者两者的混合物，进一步优的，所述聚合物选用聚乙烯吡咯烷酮和N-乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物按5：1的质量比的混合物。4.根据权利要求1或2所述的CVD法制备的石墨烯的转移方法，其特征在于：所述聚合物溶液的溶剂采用醇类溶剂或水，优选采用乙醇。5.根据权利要求1或2所述的CVD法制备的石墨烯的转移方法，其特征在于：所述聚合物溶液的浓度优选0.12wt％。6.根据权利要求1或2所述的CVD法制备的石墨烯的转移方法，其特征在于：所述目标基底的厚度为1-500μm，优选厚度为50-150μm。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦喜超，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