石墨烯薄膜的转移方法技术

本发明专利技术公开了一种将金属铜箔表面生长的高品质石墨烯薄膜无损洁净地转移至多种功能衬底的普适性方法

【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]石墨烯是一种新型纳米碳材料，具有独特的二维蜂窝状晶体结构，以及优异的电学
、
热学
、
光学和力学等性能，并因其在多种功能衬底上的实用性为其大规模应用奠定了基础，例如触摸屏
、
软性电子
、
散热
、
传感器
、
锂电子电池
、
超级电容器等领域
。
然而，石墨烯薄膜通常是通过化学气相沉积方法在金属衬底上生长而来，高度需要可靠的生长后的转移技术，以实现石墨烯的无裂纹
、
无污染物残留且面向任意基材的大面积转移
。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供一种石墨烯薄膜的洁净转移方法，所述转移过程无需使用有机溶剂除胶，直接剥离胶层，包括以下步骤：在直接生长于金属基底上的石墨烯薄膜表面形成转移媒介层；除去所述金属基底，将石墨烯薄膜面贴合目标衬底后，将转移媒介层粘附剥离膜，用剥离膜直接剥离所述转移媒介层；去除转移媒介层的过程无需使用有机溶剂
。
[0004]根据本专利技术一实施方式，所述石墨烯薄膜的层数为1～
10
层
。
[0005]根据本专利技术一实施方式，上述转移方法包括以下步骤：
[0006]S1、
在直接生长于金属基底上的石墨烯薄膜表面形成转移媒介层，得到转移媒介层
/
石墨烯薄膜
/
金属基底复合体；
[0007]S2、
在所述转移媒介层表面粘附热释放胶带
(TRT)
层；
[0008]S3、
除去所述金属基底，得到
TRT
层
/
转移媒介层
/
石墨烯薄膜复合体；
[0009]S4、
将所述
TRT
层
/
转移媒介层
/
石墨烯薄膜复合体的石墨烯薄膜面面向目标衬底贴合；
[0010]S5、
加热去除所述
TRT
层；
[0011]S6、
在所述转移媒介层
/
石墨烯薄膜
/
目标衬底复合体的转移媒介层表面粘附剥离膜，在一定温度下加热一定时间
。
[0012]S7、
用剥离膜直接剥离所述转移媒介层；
[0013]优选地，所述步骤
S4
中贴合方式为辊压贴合；
[0014]优选地，在所述步骤
S6
中，加热温度为高于转移媒介的玻璃化转变温度，加热时间为
1h
‑
10h
；
[0015]进一步优选地，在所述步骤
S6
中，加热温度为比转移媒介的玻璃化转变温度高5度，加热时间为2小时
。
[0016]优选地，所述步骤
S4
中贴合方式为辊压贴合
。
[0017]根据本专利技术一实施方式，上述步骤
S5
中，加热温度为
100℃
～
140℃
，优选，
130℃
～
135℃。
[0018]根据本专利技术一实施方式，所述转移媒介层包括聚碳酸丙烯酯
(PPC)、
聚甲基丙烯酸甲酯
(PMMA)、
松香
、
环氧树脂
、
乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物
(EVA)、
聚苯乙烯
(PS)
中的一种或多种；优选为聚甲基丙烯酸甲酯
(PMMA)。
[0019]根据本专利技术一实施方式，所述转移媒介层的厚度为
100nm
～
20
μ
m
；优选地，所述转移媒介层的厚度为
500nm
～5μ
m。
[0020]根据本专利技术一实施方式，所述剥离膜为硅树脂膜
、
亚克力膜
、UV
减粘胶带中的一种或多种；优选为硅树脂膜
。
[0021]根据本专利技术一实施方式，所述硅树脂膜由硅树脂层
+PET
层构成，粘度为8～
50g
，硅树脂层厚度为5～
50
μ
m
，优选地，粘度为
10
～
20g
；所述亚克力膜由亚克力
(PMMA)
层
+PET
层构成，粘度为5～
30g
，亚克力层厚度为5～
50
μ
m
，优选地，粘度为
10
～
20g。
[0022]根据本专利技术一实施方式，除去所述金属基底的方法为刻蚀法或电化学鼓泡法；优选为刻蚀法
。
[0023]根据本专利技术一实施方式，所述金属基底为
Cu、Ni、Pt、Ru
中的一种或其合金；优选为铜箔
。
[0024]根据本专利技术一实施方式，所述剥离方法为手动剥离或者机械剥离，速度为1～
10mm/s。
[0025]有益效果：
[0026]本专利技术的石墨烯薄膜的转移方法，通过在
PMMA
中加入玻璃化转变温度较低的聚合物分子，可以触发转移媒介在高温下的形变，实现转移媒介与石墨烯之间的可控共型接触，进而实现高品质石墨烯薄膜的无裂纹
、
污染和褶皱的大面积转移
。
通过剥离膜将转移媒介可以直接从石墨烯上剥离，从而提供了超干净的表面和极高的载流子流动性
。
该方法可应用于未来大面积二维材料的批量加工，具有良好的效率
。
与此同时，避免了传统的除胶方法中需要丙酮熏蒸
、
浸泡等带来的环境污染
、
废液处理成本高昂等弊端
。
[0027]本专利技术的石墨烯薄膜的转移方法，通过调控界面结合力，使转移媒介层与石墨烯的结合力小于转移媒介层与剥离膜之间的结合力，从石墨烯表面直接剥离转移媒介层
。
与有机溶剂除胶相比，此方法获得的石墨烯残胶更少，石墨烯薄膜完整度高达
99
％，洁净度高，可有效避免不均匀的水氧掺杂，且整个转移过程无需使用有机溶液，工艺简单
、
环保，有利于推进机械化，实现大规模生产
。
[0028]本专利技术的方法工艺简单，可轻松实现石墨烯薄膜的批量化无损洁净转移，有望成为大规模生产的首选方案
。
附图说明
[0029]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
。
[0030]图1是本专利技术的石墨烯薄本文档来自技高网...

【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，包括以下步骤：在直接生长于金属基底上的石墨烯薄膜表面形成转移媒介层；除去所述金属基底，将石墨烯薄膜面贴合目标衬底后，将转移媒介层粘附剥离膜，用剥离膜直接剥离所述转移媒介层；去除转移媒介层的过程无需使用有机溶剂；优选地，所述石墨烯薄膜的层数为1～
10
层
。2.
根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
在直接生长于金属基底上的石墨烯薄膜表面形成转移媒介层，得到转移媒介层
/
石墨烯薄膜
/
金属基底复合体；
S2、
在所述转移媒介层表面粘附热释放胶带
(TRT)
层；
S3、
除去所述金属基底，得到
TRT
层
/
转移媒介层
/
石墨烯薄膜复合体；
S4、
将所述
TRT
层
/
转移媒介层
/
石墨烯薄膜复合体的石墨烯薄膜面面向目标衬底贴合；
S5、
加热去除所述
TRT
层；
S6、
在所述转移媒介层
/
石墨烯薄膜
/
目标衬底复合体的转移媒介层表面粘附剥离膜，在一定温度下加热一定时间；
S7、
用剥离膜直接剥离所述转移媒介层；优选地，所述步骤
S4
中贴合方式为辊压贴合；优选地，在所述步骤
S6
中，加热温度为高于转移媒介的玻璃化转变温度，加热时间为
1h
‑
10h
；进一步优选地，在所述步骤
S6
中，加热温度为比转移媒介的玻璃化转变温度高5度，加热时间为2小时
。3.
根据权利要求2所述的转移方法，其特征在于，在所述步骤
S5
中，加热温度为
100℃
～
140℃
，优选，
130℃
～
1...

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