一种石墨烯转移方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯转移方法，其包括以下步骤：在铜上生成石墨烯，形成铜/石墨烯；在石墨烯表面涂覆PMMA，形成铜/石墨烯/PMMA；在PMMA表面镀钛金属膜，形成铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜；刻蚀去除铜，形成石墨烯/PMMA/钛金属膜；将石墨烯/PMMA/钛金属膜与目标基底贴合，形成目标基底/石墨烯/PMMA/钛金属膜；去除PMMA/钛金属膜及进行后续处理后，得到目标基底/石墨烯。本发明专利技术通过在PMMA表面镀钛金属膜，由于钛金属强度大、硬度大，在去除铜时能保持石墨烯的铺展性，能有效避免石墨烯褶皱、破裂等现象，有利于石墨烯与目标基底贴合；在涂覆PMMA时烘烤温度达到PMMA的玻璃化温度，使得PMMA容易去除、不残留；利用工装夹具将铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜的四周固定也能增加其平整性。

A method of graphene transfer

The invention discloses a graphene transfer method, which comprises the following steps: generating graphene on copper, copper / graphene; coated on the surface of graphene PMMA, forming copper / graphene /PMMA; on the surface of PMMA titanium metal film, the formation of copper / graphene /PMMA/ titanium metal film; etching copper removal the formation of graphene, /PMMA/ titanium metal film; graphene /PMMA/ titanium metal film and the target substrate attached, forming the target substrate / graphene /PMMA/ titanium metal film; removing titanium membrane PMMA/ and subsequent processing, get the target substrate / graphene. On the surface of PMMA titanium metal film, titanium high strength, high hardness, can keep the spreading of graphene on copper removal, can effectively avoid the graphene folds and cracking, is conducive to the graphene and target substrate bonding; baking temperature reaches the glass transition temperature of PMMA coating on the PMMA. The PMMA, not easy to remove residue; use the fixture will be around the copper / graphene /PMMA/ titanium metal film fixed can also increase the level.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯转移方法
本专利技术涉及石墨烯领域，尤其涉及一种石墨烯转移方法。
技术介绍
石墨烯是碳原子呈六角形网状键合的材料，其具有很多出色的电特性与机械特性，有望用于高速晶体管、触摸面板、太阳能电池用透明导电膜等。自从2004年被发现后，石墨烯一直以来是前沿研究热点。在其所有的潜在应用中，透明导电膜是最接近实用化的应用例，能作为目前普遍使用的透明导电膜的替代材料，用于触摸面板、柔性液晶面板及有机发光二极管等。透明导电膜这一用途备受期待的原因在于石墨烯具备较高的载流子迁移率且厚度较薄，透明性较高。然而，石墨烯作为透明导电膜应用，得先解决如何能把石墨烯无缺陷转移到需要的材料上。目前化学气相沉积法(CVD)合成石墨烯的转移技术层出不穷，主要的石墨烯转移方法有用“基体刻蚀”法、“rolltoroll”转移技术、“电化学转移”技术、“机械剥离”技术。其中最普遍的是基体刻蚀法，其步骤一般是先在生长有石墨烯的生长基底表面涂覆PMMA，接着用酸去除金属生长铜，然后将PMMA/石墨烯转移到目标基底上，最后再将PMMA去除，得到转移到目标基底的石墨烯。但该方法存在以下问题：(1)石墨烯容易破裂；(2)PMMA会残留，不易完全去除；(3)去除生长铜后，不易打捞，与目标基底贴合平整度不够，容易褶皱；(4)很难大面积无损转移。因此，为了拓宽石墨烯的应用领域，将石墨烯完整、无损、大面积、无污染且工艺成熟地转移到与器件相匹配的目标基底上，现有的转移技术还有待改进。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种石墨烯转移方法，其目的在于实现了大尺寸高质量的石墨烯转移。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案一种石墨烯转移方法，其包括以下步骤：在铜上生成石墨烯，形成铜/石墨烯；在石墨烯表面涂覆PMMA，形成铜/石墨烯/PMMA；在PMMA表面镀钛金属膜，形成铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜；刻蚀去除铜，形成石墨烯/PMMA/钛金属膜；将石墨烯/PMMA/钛金属膜与目标基底贴合，形成目标基底/石墨烯/PMMA/钛金属膜；去除PMMA/钛金属膜及进行后续处理后，得到目标基底/石墨烯。优选的，所述在铜上生成石墨烯，形成铜/石墨烯，其是采用化学气相沉积法在铜上生成石墨烯。优选的，所述在石墨烯表面涂覆PMMA，形成铜/石墨烯/PMMA具体包括：a)配制PMMA溶液：将3-8wt％的PMMA溶于丙酮溶液中，搅拌10-30min后，超声1-5h，得到均匀溶解的PMMA溶液；b)涂布PMMA溶液：将铜/石墨烯放在涂布机平台上，四周用静电膜固定，然后在其表面滴入PMMA溶液，使得涂布机平台先以转速为1000-2000rpm，转动10-30S，再以转速1500-3000rpm，转动10-60S；得到表面涂布厚约1-20umPMMA的铜/石墨烯/PMMA；c)烘烤去除溶剂：将铜/石墨烯/PMMA放在加热平台上，以150-180℃加热温度烘烤5-30min。优选的，所述在PMMA表面镀钛金属膜，形成铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜为采用磁控溅射镀钛金属膜，具体的：将铜/石墨烯/PMMA置于磁控溅射镀膜腔室中，抽真空使本底真空达到1×10-4-1×10-3Pa，通入100-500sccm的Ar气，设置钛靶材溅射功率80-250W，溅射时间1-30min得到厚度为100-5000nm的钛金属膜。优选的，刻蚀去除铜，形成石墨烯/PMMA/钛金属膜，具体为将铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜放入2wt％-10wt％的过硫酸铵((NH4)2S2O8)溶液中进行刻蚀10-120min；同时每3-5min用去离子水冲洗一次待刻蚀铜的表面，以去除铜外表面的石墨烯，防止铜外表面掉落的石墨烯污染刻蚀液。优选的，将铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜放入2wt％-10wt％的过硫酸铵溶液中进行刻蚀10-120min前包括步骤先将铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜的四周用工装夹具固定，使其使其保持平整，再放入过硫酸铵溶液中进行刻蚀。优选的，所述将石墨烯/PMMA/钛金属膜与目标基底贴合具体包括：a)清洗：将石墨烯/PMMA/钛金属膜放到干净的去离子水中浸泡5-30min，去除表面残留的酸溶液；b)打捞晾干：将石墨烯/PMMA/钛金属膜垂直提起并晾置1-12h，将表面水珠晾干；c)贴合并干燥：将晾干的石墨烯/PMMA/钛金属膜与目标基底贴合，然后以40-60℃烘烤5-15min；接着持续升温到150-160℃，继续烘烤10-20min；即得到目标基底/石墨烯/PMMA/钛金属膜。优选的，所述目标基底为PET、玻璃或硅片。优选的，所述步去除PMMA/钛金属膜及进行后续处理后，得到目标基底/石墨烯具体包括：a)蒸汽处理:用丙酮蒸汽对目标基底/石墨烯/PMMA/钛金属膜进行表面处理10-60min，使得钛金属膜随PMMA溶解一起脱落，然后用丙酮蒸汽继续处理1-10min；b)丙酮清洗：蒸汽处理后用丙酮溶液冲洗或浸泡3-8min，去除石墨烯表面残留的PMMA；c)后续清洗及干燥：用无水乙醇和去离子水依次冲洗或浸泡3-10min，用高纯氮气将石墨烯表面吹干，放入烘烤箱中50-100℃烘烤5-30min，最终得到转移到目标基底上的石墨烯。本专利技术采用以上设计方案：通过在PMMA表面镀一层钛金属膜，由于钛金属强度大、硬度大，在去除铜时能保持石墨烯的铺展性，能有效避免石墨烯褶皱、破裂等现象，有利于石墨烯与目标基底贴合；在涂覆PMMA时烘烤温度达到PMMA的玻璃化温度，使得PMMA容易去除、不残留；利用工装夹具将铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜的四周固定也能增加其平整性。本专利技术提供的石墨烯转移方法同样适用大面积的石墨烯转移，且转移过程简单、无污染。附图说明下面结合附图对本专利技术进行进一步说明图1为本专利技术一种石墨烯转移方法流程示意图。图2为本专利技术一种石墨烯转移方法结构变化过程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1、图2所示本专利技术提供了一种石墨烯转移方法，包括以下步骤：S101：在铜上生成石墨烯，形成铜/石墨烯；S102：在石墨烯表面涂覆PMMA，形成铜/石墨烯/PMMA；S103：在PMMA表面镀钛金属膜，形成铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜；S104：刻蚀去除铜，形成石墨烯/PMMA/钛金属膜；S105：将石墨烯/PMMA/钛金属膜与目标基底贴合，形成目标基底/石墨烯/PMMA/钛金属膜；S106：去除PMMA/钛金属膜及进行后续处理后，得到目标基底/石墨烯。具体的本专利技术可以采用以下实施方式：实施例1：S101：在铜上生成石墨烯，形成铜/石墨烯：通过采用化学气相沉积法(CVD)在铜上生成石墨烯。S102：在石墨烯表面涂覆PMMA，形成铜/石墨烯/PMMA：a)配制PMMA溶液：将4wt％的PMMA溶于丙酮溶液中，搅拌20min后，超声3h，得到均匀溶解的PMMA溶液；b)涂布PMMA溶液：将铜/石墨烯放在涂布机平台上，四周用静电膜固定，然后在其表面滴入PMMA溶液，设置涂布参数：step1:转速1000rpm，时间10S；step2:转速2000rpm，时间30S；得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯转移方法，其特征在于，包括以下步骤：在铜上生成石墨烯，形成铜/石墨烯；在石墨烯表面涂覆PMMA，形成铜/石墨烯/PMMA；在PMMA表面镀钛金属膜，形成铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜；刻蚀去除铜，形成石墨烯/PMMA/钛金属膜；将石墨烯/PMMA/钛金属膜与目标基底贴合，形成目标基底/石墨烯/PMMA/钛金属膜；去除PMMA/钛金属膜及进行后续处理后，得到目标基底/石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯转移方法，其特征在于，包括以下步骤：在铜上生成石墨烯，形成铜/石墨烯；在石墨烯表面涂覆PMMA，形成铜/石墨烯/PMMA；在PMMA表面镀钛金属膜，形成铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜；刻蚀去除铜，形成石墨烯/PMMA/钛金属膜；将石墨烯/PMMA/钛金属膜与目标基底贴合，形成目标基底/石墨烯/PMMA/钛金属膜；去除PMMA/钛金属膜及进行后续处理后，得到目标基底/石墨烯。2.根据权利要求1所述的石墨烯转移方法，其特征在于：所述在铜上生成石墨烯，形成铜/石墨烯，其是采用化学气相沉积法在铜上生成石墨烯。3.根据权利要求1所述的石墨烯转移方法，其特征在于，所述在石墨烯表面涂覆PMMA，形成铜/石墨烯/PMMA具体包括：a)配制PMMA溶液：将3-8wt％的PMMA溶于丙酮溶液中，搅拌10-30min后，超声1-5h，得到均匀溶解的PMMA溶液；b)涂布PMMA溶液：将铜/石墨烯放在涂布机平台上，四周用静电膜固定，然后在其表面滴入PMMA溶液，使得涂布机平台先以转速为1000-2000rpm，转动10-30S，再以转速1500-3000rpm，转动10-60S；得到表面涂布厚约1-20umPMMA的铜/石墨烯/PMMA；c)烘烤去除溶剂：将铜/石墨烯/PMMA放在加热平台上，以150-180℃加热温度烘烤5-30min。4.根据权利要求1所述的石墨烯转移方法，其特征在于，所述在PMMA表面镀钛金属膜，形成铜/石墨烯/PMMA/钛金属膜为采用磁控溅射镀钛金属膜，具体的：将铜/石墨烯/PMMA置于磁控溅射镀膜腔室中，抽真空使本底真空达到1×10-4-1×10-3Pa，通入100-500sccm的Ar气，设置钛靶材溅射功率80-250W，溅射时间1-30min得到厚度为100-5000nm的钛金属膜。5.根据权利要求1所述的石墨烯转移方法，其特征在于，刻蚀去除铜，形成石墨烯/PMMA/钛金属膜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨与畅，
申请(专利权)人：福建新峰二维材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35