本发明专利技术提供了用于生产聚合物包覆的石墨烯层结构的方法，该方法包括：提供在反应室中的经加热的衬托器上的基底，该室具有复数个经冷却的入口，该复数个经冷却的入口被布置成使得在使用中入口跨基底分布并且与基底具有恒定的间隔；使包括前体化合物的流通过入口供应并且进入反应室，以由此分解前体化合物并且在基底上形成石墨烯层结构，其中，入口被冷却至低于100℃并且衬托器被加热至超过前体的分解温度至少50℃的温度，其中，石墨烯层结构具有第一电荷载流子密度；将具有第二电荷载流子密度的组合物旋涂至石墨烯层结构上以形成不透气涂层，其中，包覆的石墨烯层结构具有小于第一电荷载流子密度的第三电荷载流子密度，其中，该组合物包括聚合物或聚合物前体。该组合物包括聚合物或聚合物前体。该组合物包括聚合物或聚合物前体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产聚合物包覆的石墨烯层结构的方法以及石墨烯层结构
[0001]本专利技术涉及用于生产聚合物包覆的石墨烯层结构的方法。特别地，本专利技术的方法提供了一种改进的用于通过施加掺杂有石墨烯层结构的、具有互补电荷载流子密度的聚合物涂层来形成具有降低的电荷载流子密度的石墨烯层结构的方法，聚合物涂层沉积在所述石墨烯层结构上。此外，本专利技术涉及设置有不透气膜涂层的石墨烯层结构。
[0002]石墨烯是一种公知的材料，其具有许多由材料的理论上特殊的特性驱使而提出的应用。这样的特性和应用的良好示例详述于A.K.Geim和K.S.Novoselev的“The Rise of Graphene”,Nature Materials,第6卷,183
–
191,2007年3月中以及Nature Nanotechnology,第9卷,第10期,2014年10月的焦点问题中。
[0003]WO 2017/029470(其内容通过引用并入本文)公开了用于生产二维材料的方法。具体地，WO 2017/029470公开了生产二维材料(例如石墨烯)的方法，该方法包括：将保持在反应室内的基底加热至在前体的分解范围内并且允许由分解的前体释放的物质形成石墨烯的温度；建立远离基底表面朝向前体的入口延伸的大的温度梯度(优选地>1000℃/米)；以及经由相对冷的入口并且跨该温度梯度朝向基底表面引入前体。WO 2017/029470的方法可以使用气相外延(Vapour Phase Epitaxy，VPE)系统和金属
‑
有机化学气相沉积(Metal
‑
Organic Chemical Vapour Deposition，MOCVD)反应器来进行。
[0004]T.Feng等人的“Tunable transport characteristics of p
‑
type graphene field
‑
effect transistors by poly(ethylene imine)overlayer”，Carbon，第77卷，2014年，424
–
430公开了一种包括具有通过旋涂施加的聚(乙烯亚胺)覆盖层的石墨烯层的石墨烯场效应晶体管。
[0005]Z.Yan等人的“Controlled Ambipolar
‑
to
‑
Unipolar Conversion in Graphene Field
‑
Effect Transistors Through Surface Coating with Poly(ethylene imine)/Poly(ethylene glycol)Films”，Small，第8卷，第1期，2012年，59
–
62公开了一种包括涂覆有通过旋涂施加的聚(乙二醇)膜的石墨烯层的石墨烯场效应晶体管。
[0006]正在研究石墨烯的许多潜在应用。最值得注意的是石墨烯在电子装置例如LED、光伏电池、霍尔传感器、二极管等中的用途。
[0007]然而，仍然需要生产具有降低的电荷载流子密度的石墨烯层结构的方法。特别地，可以通过具有降低的电荷载流子密度来显著地提高霍尔传感器的性能。也就是说，仍然需要克服了与石墨烯层结构被不可避免的杂质污染相关的问题的方法，石墨烯层结构被不可避免的杂质污染导致石墨烯层结构的电荷载流子密度增加。
[0008]本专利技术的目的是提供一种改进的用于生产石墨烯层结构的方法，该方法克服或基本上减少了与现有技术相关的问题，或者至少提供了商业上有用的替选方案。
[0009]因此，在第一方面，提供了一种用于生产聚合物包覆的石墨烯层结构的方法，该方法包括：
[0010]提供在反应室中的经加热的衬托器上的基底，该室具有复数个经冷却的入口，该复数个经冷却的入口被布置成使得在使用中入口跨基底分布并且与基底具有恒定的间隔，
[0011]使包括前体化合物的流通过入口供应并且进入反应室，以由此分解前体化合物并且在基底上形成石墨烯层结构，其中，入口被冷却至低于100℃并且衬托器被加热至超过前体的分解温度至少50℃的温度，其中，石墨烯层结构具有第一电荷载流子密度，
[0012]将组合物旋涂至石墨烯层结构上以形成不透气涂层，
[0013]其中，包覆的石墨烯层结构具有小于第一电荷载流子密度的第二电荷载流子密度，
[0014]其中，该组合物包括聚合物或聚合物前体。
[0015]现在将进一步描述本公开内容。在以下段落中，更详细地限定了本公开内容的不同方面/实施方案。除非明确相反地指出，否则如此限定的各方面/实施方案可以与任何一个或多个其他方面/实施方案组合。特别地，指出为优选或有利的任何特征可以与指出为优选或有利的任何一个或多个其他特征组合。
[0016]本文中使用的术语石墨烯层结构意指用以在基底上形成石墨烯涂层的一个或更多个石墨烯层。石墨烯层结构可以包括1个至100个层，优选地2个至50个层，更优选地3个至20个层，并且最优选地5个至10个层。优选地，石墨烯包括多于一个石墨烯层，因为这为最终的含石墨烯装置提供了改进的电特性。
[0017]MOCVD是用于描述用于在基底上沉积层的特定方法的系统的术语。虽然首字母缩略词代表金属
‑
有机化学气相沉积，但是MOCVD是本领域中的术语并且会被理解为与一般工艺及为其使用的设备有关，而不一定会被认为限于使用金属
‑
有机反应物或生产金属
‑
有机材料。相反，该术语的使用向本领域技术人员指出了工艺和设备特征的一般集合。由于系统复杂性和精确性，MOCVD进一步区别于CVD技术。虽然CVD技术允许反应以直接的化学计量和结构进行，但是MOCVD允许产生困难的化学计量和结构。MOCVD系统由于至少气体分配系统、加热和温度控制系统以及化学控制系统而区别于CVD系统。MOCVD系统的成本通常是典型CVD系统的至少10倍。CVD技术不能用于实现高品质的石墨烯层结构。
[0018]MOCVD也可以很容易地与原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)技术区别开。ALD依赖于试剂的逐步反应，以及介于中间的用于去除不期望的副产物和/或过量试剂的冲洗步骤。它不依赖于呈气相的试剂的分解或解离。其特别不适合于使用具有低蒸气压的试剂(例如硅烷)，这会花费过多时间来从反应室中去除。在WO 2017/029470中论述了石墨烯的MOCVD生长。
[0019]WO 2017/029470的方法提供了具有许多有利特性的二维材料，所述有利特性包括：非常好的晶体品质；大的材料颗粒尺寸；最小的材料缺陷；大片材尺寸；以及自支撑。石墨烯是本领域中公知的术语并且是指碳的同素异形体，其包含六方晶格的单层碳原子。本文所使用的术语石墨烯涵盖包括彼此上下堆叠的多个石墨烯层的结构。本文公开的石墨烯层结构不同于石墨，因为该层结构保留了类似于石墨烯的特性。
[0020本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产聚合物包覆的石墨烯层结构的方法，所述方法包括：提供在反应室中的经加热的衬托器上的基底，所述室具有复数个经冷却的入口，所述复数个经冷却的入口被布置成使得在使用中所述入口跨所述基底分布并且与所述基底具有恒定的间隔，使包括前体化合物的流通过所述入口供应并且进入所述反应室，以由此分解所述前体化合物并且在所述基底上形成石墨烯层结构，其中，所述入口被冷却至低于100℃并且所述衬托器被加热至超过所述前体的分解温度至少50℃的温度，其中，所述石墨烯层结构具有第一电荷载流子密度，将组合物旋涂至所述石墨烯层结构上以形成不透气涂层，其中，所述包覆的石墨烯层结构具有小于所述第一电荷载流子密度的第二电荷载流子密度，其中，所述组合物包括聚合物或聚合物前体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二电荷载流子密度小于5
×
10
12
cm
‑2，优选地小于4
×
10
11
cm
‑2。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在形成所述不透气涂层之前，所述石墨烯层结构不暴露于含氧气氛。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过在涂覆之前使用去离子水稀释所述组合物来控制所述组合物中的组分的浓度。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述不透气涂层的厚度为从1nm至10μm，优选地从10nm至1μm。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述组合物包括含羧酸盐的聚合物，优选地聚甲基丙烯酸甲酯。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述组合物包括聚合物前体，并且其中，所述方法还包括处理所述旋涂组合物以形成所述不透气涂层。8.根据权利要求7所述的方法，其中，处理所述旋涂组合物以形成所述不透气涂层的步骤包括加热所述旋涂组合物和/或使所述旋涂组合物紫外线暴露。9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其中，所述聚合物前体形成含羧酸盐的聚合物，优选地为聚甲基丙烯酸甲酯。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述旋涂步骤之前从所述基底去除所述石墨烯层结构以提供具有上暴露表面和下暴露表面的石墨烯层结构，并且其中，所述旋涂步骤涉及涂覆所述上暴露表面和所述下暴露表面两者以形成所述不透气涂层，优选地其中，所述石墨烯层结构被所述不透气涂层完全地包封。11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，从所述基底去除所述包覆的石墨烯层结构以提供下暴露表面，并且其中，所述方法还包括将含羧...
【专利技术属性】
技术研发人员：休，
申请(专利权)人：帕拉格拉夫有限公司，
类型：发明
国别省市：
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。