石墨烯薄膜的转移方法技术

公开一种石墨烯薄膜的转移方法，包括：在直接生长于金属基底上的石墨烯薄膜表面形成小分子聚合物层，得到小分子聚合物层/石墨烯薄膜/金属基底复合体；在所述小分子聚合物层上形成有机辅助支撑层；在所述有机辅助支撑层表面粘附热释放胶带层；除去所述金属基底，得到热释放胶带层/有机辅助支撑层/小分子聚合物层/石墨烯薄膜复合体；将所述热释放胶带层/有机辅助支撑层/小分子聚合物层/石墨烯薄膜复合体的石墨烯薄膜侧面向目标衬底贴合；加热去除所述热释放胶带层；及用有机溶剂除去所述有机辅助支撑层和所述小分子聚合物层。本发明专利技术的转移方法，可以避免除去有机辅助支撑层在石墨烯薄膜表面的残留，提高石墨烯薄膜表面的洁净度。净度。净度。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯薄膜的转移方法


[0001]本专利技术属于碳材料领域，具体涉及一种石墨烯薄膜的转移方法。

技术介绍

[0002]石墨烯(Graphene)具有独特的结构和优异的透光、导电、导热、柔性等，作为新一代光电薄膜，可广泛地用于触摸屏、太阳能电池、有机发光二极管、传感器等领域。石墨烯作为极具广泛应用前景的材料，其化学气相沉积法(CVD)生长的制备技术日趋成熟，但是想要将石墨烯应用到纳米科学和低维材料制备
，必须通过转移将其转移到目标衬底上，而转移技术直接影响石墨烯的质量以及后期的表征应用。石墨烯的转移和表征工作近年来受到了研究人员的普遍关注，开展不少转移工艺方法。
[0003]传统的转移方法主要有聚合物辅助转移、热释放胶带转移、层压剥离转移等，这些方法在规模化生产中会出现许多问题。聚合物辅助转移可以将石墨烯较完整转移至目标金属基底，但聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等高分子聚合物与石墨烯的相互作用强、不易在溶剂中溶解，石墨烯表面仍有大量的残留，还大大增加了石墨烯的表面粗糙度，同时该方法不适合大规模生产，需要在清洗转移至目标金属基底部分耗费大量人力。热释放胶带转移法操作简便，可大规模生产，但由于铜箔表面粗糙度大，胶带与石墨烯无法完美粘合，会导致石墨烯转移后出现很多破损。
[0004]因此，需要提供一种石墨烯转移方法，既能避免石墨烯表面残胶污染，防止转移后样品表面起伏不平，又可以完成大面积工业化规模转移成为本领域亟需解决的一大问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种石墨烯薄膜的转移方法。
[0006]本专利技术提供一种石墨烯薄膜的转移方法，包括：在直接生长于金属基底上的石墨烯薄膜表面形成小分子聚合物层，得到小分子聚合物层/石墨烯薄膜/金属基底复合体；在所述小分子聚合物层上形成有机辅助支撑层；在所述有机辅助支撑层表面粘附热释放胶带层；除去所述金属基底，得到热释放胶带层/有机辅助支撑层/小分子聚合物层/石墨烯薄膜复合体；将所述热释放胶带层/有机辅助支撑层/小分子聚合物层/石墨烯薄膜复合体的石墨烯薄膜侧面向目标衬底贴合；加热去除所述热释放胶带层；及用有机溶剂除去所述有机辅助支撑层和所述小分子聚合物层。
[0007]根据本专利技术的一实施方式，所述金属基底为Cu、Ni、Pt、Ru中的一种或其合金，所述石墨烯薄膜为1～10层石墨烯薄膜。
[0008]根据本专利技术的另一实施方式，所述小分子聚合物层的厚度100nm～50μm；优选，厚度为500nm～10μm。
[0009]根据本专利技术的另一实施方式，所述小分子聚合物层由数均分子量小于100000的小分子聚合物制成；优选，所述小分子聚合物选自松香、聚碳酸丙烯酯中的一种或多种。
[0010]根据本专利技术的另一实施方式，所述有机辅助层厚度为100nm～10μm；优选，厚度为
500nm～5μm。
[0011]根据本专利技术的另一实施方式，所述有机辅助层包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊二酰亚胺、聚碳酸酯、聚硅氧烷中的一种或多种。
[0012]根据本专利技术的另一实施方式，采用刻蚀法或电化学鼓泡法除去所述金属基底。
[0013]根据本专利技术的另一实施方式，采用刻蚀法除去所述金属基底时，刻蚀液为硝酸铁溶液、过硫酸钠溶液、盐酸溶液或硝酸溶液。
[0014]根据本专利技术的另一实施方式，采用电化学鼓泡法除去金属基底时，以铂或石墨为阳极、所述金属基底为阴极、电解液为氢氧化钠、氢氧化钾、硝酸钠中的一种或多种的溶液，所述电解液浓度0.5mol/L～1.5mol/L。
[0015]根据本专利技术的另一实施方式，采用所述有机溶剂蒸汽除去所述有机辅助支撑层和所述小分子聚合物层，所述蒸汽的温度为100
‑
170℃，熏蒸时间为5
‑
15分钟；所述有机溶剂包括乙醇、乙醚、丙酮、甲苯中一种或多种。
[0016]本专利技术的转移方法，利用小分子聚合物层隔离石墨烯薄膜与有机辅助支撑层直接接触，避免除去有机辅助支撑层时有机辅助支撑层的高分子聚合物在石墨烯薄膜表面的残留；由于小分子聚合物与石墨烯表面相互作用弱、易溶于多种有机溶剂，将其与石墨烯薄膜表面直接接触再从石墨烯薄膜表面去除，可提高石墨烯薄膜表面的洁净度。同时针对小分子聚合物支撑力较弱的问题，采用有机辅助支撑层提高支撑强度。而且，热释放胶带相对于有机辅助支撑层具有更强的机械性能，从而可以降低石墨烯薄膜转移过程中对工作人员的操作要求，并且可以实现石墨烯薄膜与目标衬底的干法贴合，提高了转移效率，使石墨烯的大面积转移更易实现；同时热释放胶带去除时，有机辅助支撑层可以保证石墨烯薄膜的完整性，使得转移的石墨烯薄膜结构完整、性能优良。因此，本专利技术的方法可以实现工业化大规模大面积石墨烯薄膜的转移。
附图说明
[0017]通过参照附图详细描述其示例实施方式，本专利技术的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
[0018]图1是本专利技术的石墨烯薄膜的转移方法的流程示意图。
[0019]图2为实施例1中转移的石墨烯的光学显微镜照片。
[0020]图3为实施例1中转移的石墨烯的扫描电子显微镜照片。
[0021]图4为实施例1中转移的石墨烯的拉曼光谱。
[0022]图5为实施例2中转移到PEN衬底的石墨烯的表征照片。
[0023]图6为对比例中转移的石墨烯的光学显微镜照片。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施方式对本专利技术作详细说明。
[0025]本文中所述步骤的标号S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7是为了便于区别不同的步骤，不意在限定步骤的顺序和连续性，即其中任何步骤之间还可以包括其他辅助步骤例如清洗、干燥等。本文中“小分子聚合物”是指数均分子量小于100000的有机聚合物。
[0026]如图1所示，本专利技术的石墨烯薄膜的转移方法包括：S1，在直接生长于金属基底上
的石墨烯薄膜表面形成小分子聚合物层，得到小分子聚合物层/石墨烯薄膜/金属基底复合体；S2，在小分子聚合物层上形成有机辅助支撑层；S3，在有机辅助支撑层表面粘附热释放胶带层；S4，除去金属基底，得到热释放胶带层/有机辅助支撑层/小分子聚合物层/石墨烯薄膜复合体；S5，将热释放胶带层/有机辅助支撑层/小分子聚合物层/石墨烯薄膜复合体的石墨烯薄膜侧面向目标衬底贴合；S6，加热去除热释放胶带层；及S7，用有机溶剂除去有机辅助支撑层和小分子聚合物层。
[0027]在S1步骤1中，将直接生长在金属基底上的石墨烯薄膜上形成小分子聚合物层。石墨烯薄膜可以是通过气相沉积法生长于金属基底上。金属基底可以是对石墨烯的起到催化作用的Cu、Ni、Pt、Ru等或其合金的箔片。预转移的石墨烯薄膜可以是1～10层，本领域技术人员可以根据实际的需要选择其中的任意层数，例如2层、3层、4层、5层、6层、7层、8层、9层等。在石墨烯薄膜上形成小分子聚合物层的方式可以是，将小分子聚合物溶解于有机溶剂中形成溶液，将小分子聚合物溶液涂覆于石墨烯薄膜上表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，包括：在直接生长于金属基底上的石墨烯薄膜表面形成小分子聚合物层，得到小分子聚合物层/石墨烯薄膜/金属基底复合体；在所述小分子聚合物层上形成有机辅助支撑层；在所述有机辅助支撑层表面粘附热释放胶带层；除去所述金属基底，得到热释放胶带层/有机辅助支撑层/小分子聚合物层/石墨烯薄膜复合体；将所述热释放胶带层/有机辅助支撑层/小分子聚合物层/石墨烯薄膜复合体的石墨烯薄膜侧面向目标衬底贴合；加热去除所述热释放胶带层；及用有机溶剂除去所述有机辅助支撑层和所述小分子聚合物层。2.按照权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，所述金属基底为Cu、Ni、Pt、Ru中的一种或其合金，所述石墨烯薄膜为1～10层石墨烯薄膜。3.按照权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，所述小分子聚合物层的厚度100nm～50μm；优选，厚度为500nm～10μm。4.按照权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，所述小分子聚合物层由数均分子量小于100000的小分子聚合物制成；优选，所述小分子聚合物选自松香、聚碳酸丙烯酯中的一种或多种。5.按照权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠范，马靖，宋雨晴，张燕，丁庆杰，林立，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：