一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的方法技术

本发明专利技术公开了一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的方法，包括以下步骤：S1：在铜基石墨烯的石墨烯一侧沉积一层氧化物薄膜，获得氧化物薄膜/石墨烯/铜；S2：铜面朝下置于刻蚀剂中，对铜面进行刻蚀，获得氧化物薄膜/石墨烯；S3：用沉积有电极的衬底，将氧化物薄膜/石墨烯捞出，使氧化物薄膜/石墨烯平整的贴合在衬底上，获得氧化物薄膜/石墨烯/衬底；S4：用氧化物去除剂浸泡去除氧化物薄膜，获得石墨烯/衬底；本发明专利技术充分利用氧化物薄膜作为石墨烯转移的载体，避免使用聚合物作为石墨烯转移的载体，从而引起聚合物残留。从而引起聚合物残留。从而引起聚合物残留。

【技术实现步骤摘要】
一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的方法


[0001]本专利技术涉及石墨烯转移
，尤其涉及一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的方法。

技术介绍

[0002]对于在铜等金属上生长的石墨烯而言，其中最为重要的一步是将石墨烯与金属基底分离，这一步骤对转移所得石墨烯薄膜的质量有较大的影响。根据金属基底的去除方法，可分为刻蚀转移和免刻蚀转移；刻蚀转移方法，是通过刻蚀液与金属基底发生化学反应，使其以离子形态存在于刻蚀液中，从而将石墨烯留在目标基底或者支撑层上；免刻蚀转移方法是通过调整石墨烯与目标基底和石墨烯与生长基底之间的力，之后通过机械剥离或者电化学鼓泡法将石墨烯分离。
[0003]CVD石墨烯的转移，按转移工艺可分为间接转移和直接转移；间接转移法多以有机高聚物薄膜PMMA作为支撑层，首先将石墨烯从生长基底转移到支撑层上，之后再将石墨烯与目标基底贴合，通过机械剥离或有机溶液溶解等方法去除支撑层，便可完成石墨烯的转移；直接转移法首先使生长基底上的石墨烯与目标基底粘在一起，然后对目标基底或者生长基底进行预处理,增大石墨烯与目标基底之间的作用力或者降低石墨烯与生长基底之间的作用力，以此去除生长基底。
[0004]使用PMMA作为支撑层的一个问题是聚合物残留，通过透射电子显微镜成像，研究发现即使经过丙酮清洗以后的石墨烯表面仍有较多的聚合物残留，由于PMMA和石墨烯表面之间较大的作用力以及PMMA较难溶于有机溶剂的特点，在石墨烯表面不可避免会有残留物的存在。
[0005]不仅如此，石墨烯表面的羟基与有机物支撑层发生反应，也会导致更多的聚合物残留；使用其他聚合物转移石墨烯，由于其具有较低的表面能，且与石墨烯之间的结合力较低，转移所得的石墨烯薄膜会有较多的破洞。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了转移过程中避免聚合物残留，同时也避免转移质量差的问题，使用ALD在铜基石墨烯表面沉积一层致密的氧化膜作为支撑层。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的方法，包括以下步骤：S1：在铜基石墨烯的石墨烯一侧沉积一层氧化物薄膜，获得氧化物薄膜/石墨烯/铜；S2：铜面朝下置于刻蚀剂中，对铜面进行刻蚀，获得氧化物薄膜/石墨烯；S3：用沉积有电极的衬底，将氧化物薄膜/石墨烯捞出，使氧化物薄膜/石墨烯平整的贴合在衬底上，获得氧化物薄膜/石墨烯/衬底；S4：用氧化物去除剂浸泡去除氧化物薄膜，获得石墨烯/衬底。
[0008]本专利技术一个较佳实施例中，所述氧化物薄膜材料为氧化铝或氧化铪或氧化硅或氧化锆。
[0009]本专利技术一个较佳实施例中，在沉积氧化物薄膜前，对铜基石墨烯进行压平处理。
[0010]本专利技术一个较佳实施例中，采用原子沉积法沉积氧化物薄膜。
[0011]本专利技术一个较佳实施例中，捞出氧化物薄膜/石墨烯之前，将氧化物薄膜/石墨烯样品浸入稀盐酸和去离子水中，去除金属离子和刻蚀剂。
[0012]本专利技术一个较佳实施例中，所述衬底为蓝宝石衬底。
[0013]本专利技术一个较佳实施例中，氧化物薄膜/石墨烯/衬底倾斜放置至少30min，使残留的水完全蒸发。
[0014]本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术具备以下有益效果：
[0015]本专利技术充分利用氧化物薄膜作为石墨烯转移的载体，避免使用聚合物作为石墨烯转移的载体，从而引起聚合物残留。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
[0017]图1是本专利技术的优选实施例的支撑层转移石墨烯结构示意图；
[0018]图2是本专利技术的优选实施例的转移石墨烯步骤示意图；
[0019]图中：1、铜薄膜；2、石墨烯；3、氧化铝薄膜。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本专利技术的描述中，“实施例”、“一个实施例”或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的方法，包括以下步骤：
[0022]S1：在铜基石墨烯的石墨烯一侧沉积一层氧化物薄膜，获得氧化物薄膜/石墨烯/铜；
[0023]S2：铜面朝下置于刻蚀剂中，对铜面进行刻蚀，获得氧化物薄膜/石墨烯；
[0024]S3：用沉积有电极的衬底，将氧化物薄膜/石墨烯捞出，使氧化物薄膜/石墨烯平整的贴合在衬底上，获得氧化物薄膜/石墨烯/衬底；
[0025]S4：用氧化物去除剂浸泡去除氧化物薄膜，获得石墨烯/衬底。
[0026]本专利技术使用ALD在铜基石墨烯表面沉积一层致密的氧化膜作为支撑层，在转移过程中避免了聚合物残留，也避免了转移质量差的问题。
[0027]实施例一
[0028]如图1所示，一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯结构，包括铜薄膜1、石墨烯2、氧化铝薄膜3。
[0029]如图2所示，使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的流程：
[0030]取出铜基石墨烯样品，放在干净的载玻片上，用清洗过的盖玻片进行压平处理，处理过程使用镊子的背头，用力适中，缓缓的将铜箔压到肉眼可见最平整的效果。
[0031]接下来，使用原子沉积设备在铜基石墨烯上沉积一层15nm的氧化铝薄膜。
[0032]将铜箔放入三氯化铁溶液中进行刻蚀：将氧化铝
‑
石墨烯
‑
铜样品，铜面朝下，在室温下置于六水合氯化铁溶液(0.2g/mL)中。
[0033]然后将氧化铝/石墨烯样品浸入稀盐酸和去离子水中，去除金属离子和大量蚀刻剂。待铜箔溶解完毕，此时的样品已经变为无色透明。
[0034]最后，用已经沉积好电极的蓝宝石衬底，缓慢的将样品捞出，保证氧化铝/石墨烯膜平整的贴合在衬底上。
[0035]捞出后，将衬底倾斜放置30min，使残留的水完全蒸发，石墨烯与衬底也贴合的更加紧密。最后用四甲基氢氧化铵浸泡去除氧化铝层。
[0036]需要说明的是，在其他实施例中，还能够将氧化铝薄膜替换为氧化铪或氧化硅或氧化锆，只需对氧化物去除剂进行适配性更换即可。
[0037]以上依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在铜基石墨烯的石墨烯一侧沉积一层氧化物薄膜，获得氧化物薄膜/石墨烯/铜；S2：铜面朝下置于刻蚀剂中，对铜面进行刻蚀，获得氧化物薄膜/石墨烯；S3：用沉积有电极的衬底，将氧化物薄膜/石墨烯捞出，使氧化物薄膜/石墨烯平整的贴合在衬底上，获得氧化物薄膜/石墨烯/衬底；S4：用氧化物去除剂浸泡去除氧化物薄膜，获得石墨烯/衬底。2.根据权利要求1所述的一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的方法，其特征在于：所述氧化物薄膜材料为氧化铝或氧化铪或氧化硅或氧化锆。3.根据权利要求1所述的一种使用ALD氧化薄膜作为支撑层转移石墨烯的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张汪洋，
申请(专利权)人：苏州微光电子融合技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：