[发明专利]制造石墨烯的方法和通过该方法制造的石墨烯

说明书

本申请要求于2009年9月21日在韩国知识产权局提交的第10-2009-0089289号韩国专利申请的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

根据示例性实施例的方法和装置涉及制造石墨烯，更具体地说，涉及制造石墨烯的方法、由所述方法制造的石墨烯、包含所述石墨烯的导电薄膜、包含所述石墨烯的透明电极和包含所述石墨烯的辐射或加热装置。

背景技术

近来，诸如富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨的石墨材料已经引起关注。

具体地说，已经对碳纳米管和石墨烯进行了实验。因为石墨烯能够形成为大型膜，除了高电导率之外还具有电、机械和化学稳定性，所以石墨烯作为电子电路的基本元件备受关注。

近年来，已经大大改进了用于制造大型石墨烯的技术。在2009年1月14日的编号为07719的自然杂志(Nature Magazine)里发表的文章“Large-ScalePattern Growth of Graphene Films for Stretchable Transparent Electrodes”中公开了一种使用化学气相沉积(CVD)方法来制造石墨烯的方法，该文章的全部内容通过引用并入本文。

使用CVD方法制造石墨烯的现有技术的方法如下。首先，制备具有氧化硅(SiO₂)的硅晶片。接下来，通过使用溅射设备或电子束蒸发器在氧化硅层上沉积诸如Ni、Cu、Al或Fe的金属催化剂来形成金属催化剂层。

接下来，将其上形成有金属催化剂层的硅晶片和诸如CH₄、C₂H₂、C₂H₄或CO的含碳气体放入到用于执行电感耦合等离子体化学气相沉积(ICP-CVD)的反应器中。然后，加热反应器，使得碳能够吸收到金属催化剂层中。接下来，将反应器快速冷却，从而使碳结晶，并将碳与金属催化剂层分离，因此生长出石墨烯。

生长出的石墨烯在使用之前经过转移过程。为此，使用蚀刻方法。

发明内容

示例性实施例提供了一种将石墨烯与其上形成有石墨烯的石墨烯构件快速分离的方法。

根据示例性实施例的一方面，提供了一种制造石墨烯的方法，所述方法包括：制备石墨烯构件，所述石墨烯构件包括基体构件、形成在所述基体构件上的亲水性氧化物层、形成在所述氧化物层上的疏水性金属催化剂层和在所述金属催化剂层上生长出的石墨烯；将水施加于所述石墨烯构件；将所述金属催化剂层与所述氧化物层分离；使用蚀刻工艺去除所述金属催化剂层。

所述基体构件可包括硅(Si)。

所述氧化物层可包括氧化硅(SiO₂)。

所述金属催化剂层可包括从由Ni、Cu、Al、Fe、Co和W组成的组中选择的至少一种金属。另外，所述金属催化剂可以是处于箔状态的Ni或Cu，而不是基于晶片的金属催化剂层。

制备石墨烯构件的步骤还可包括将转移构件设置到石墨烯上。

所述转移构件可以包括从由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺、玻璃、合成橡胶和天然橡胶组成的组中选择的材料。

在将水施加于所述石墨烯构件的步骤中，可以通过水在所述氧化物层和所述金属催化剂层之间的渗透在所述氧化物层和所述金属催化剂层之间产生间隙。

将水施加于所述石墨烯构件的步骤可以包括：对所述石墨烯构件进行超声波处理。

将水施加于所述石墨烯构件的步骤可以通过将所述石墨烯构件浸在水浴里的水中来执行。

在将所述石墨烯构件浸在所述水浴里的水中的同时，可以执行将所述金属催化剂层与所述氧化物层分离的步骤。

将所述金属催化剂层与所述氧化物层分离的步骤可以通过对所述石墨烯构件施加预定的力来执行。

所述蚀刻工艺可以通过使用从由酸、氟化氢溶液、缓冲氧化物蚀刻(BOE)溶液、FeCl₃溶液和Fe(NO₃)₃溶液组成的组中选择的至少一种溶液来执行。

所述方法还可以包括：在使用所述蚀刻工艺将所述金属催化剂层去除之后，将所述石墨烯转移到基底或装置上。

根据另一示例性实施例的一方面，提供了根据上述方法获得的石墨烯。

根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种包括根据上述方法获得的石墨烯的导电薄膜。

根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种包括根据上述方法获得的石墨烯的透明电极。