[发明专利]一种降低石墨烯薄膜方阻的方法

说明书

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，尤其涉及石墨烯薄膜技术领域。

背景技术

当前，ITO(氧化铟锡)、IZO(铟锌氧化物)是最常见的无机金属氧化物薄膜电极，然而随着稀有金属的日趋匮乏，价格日益上涨，而且其脆性特点进一步限制了它们在光电、照明领域的大规模应用，特别是在柔性电子器件领域。所以，开发成本低廉、原材料丰富、稳定性高，柔性好的导电薄膜迫在眉睫。

英国曼彻斯特大学安德烈·K·海姆(Andre K.Geim)等2004年发现的石墨烯(Graphene)是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状结构的碳质新材料。理论研究发现：石墨烯具有200,000cm²/Vs的迁移率，其导电性可以与金属铜相比，光透射率可达到97.7％，远高于导电薄膜，同时石墨烯具有高柔性。在6％应变下，石墨烯方阻不会变化，而同样条件下，ITO在4％应变下，就已被破裂。因此，采用石墨烯薄膜作为导电电极，不仅具有低方阻的特性，而且还具有高的光透射率、高柔性的优点。

然而，实现这些潜在应用的前提条件是要能够大规模地制备低成本、低方阻的石墨烯薄膜。目前，石墨烯薄膜的制备方法主要有微机械剥离法、液相化学法、SiC(碳化硅)外延石墨烯薄膜法、化学气相沉积(CVD)法等。其中通过微机械剥离法获得石墨烯不仅面积小，而且产量少，不具有工业使用价值。液相化学法是采用天然石墨为原料，通过在强酸、强氧化剂的环境中将石墨粉氧化、膨胀形成氧化石墨片，再在还原环境下将氧化石墨片还原成石墨烯；虽然通过该方法获得石墨烯薄膜面积小，但是产量大，可以通过旋涂，印刷等技术在基片上形成石墨烯薄膜。SiC外延石墨烯薄膜法是在高温条件下除去Si，使得表面的C形成石墨烯薄膜。CVD法是在高温条件下，将碳源通入CVD系统内，利用金属的催化性，催化分解碳源在金属上形成石墨烯薄膜，采用已有的转移技术获得大面积石墨烯薄膜。

然而通过液相化学法、SiC外延石墨烯薄膜法、CVD法获得石墨烯薄膜其方阻较大。液相化学法获得的石墨烯薄膜方阻在5KΩ左右，SiC外延石墨烯薄膜方阻在10KΩ左右。而通过CVD法获得的单层石墨烯薄膜方阻在1KΩ左右。CVD法获得的石墨烯薄膜叠加多层后，可以有效的降低石墨烯薄膜的方阻，但叠加多层的同时，石墨烯薄膜的光透射率也在降低。CVD法获得的石墨烯薄膜叠加四层后，其方阻也300Ω左右，但此时四层石墨烯薄膜的光透射率已低于90％，难以使用在显示技术领域。如何获得低方阻，且维持高光透射率的石墨烯薄膜成为石墨烯用于工业领域的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的是为了在保持石墨烯薄膜高透射率的前提下有效降低石墨烯薄膜的方阻，因此提出了一种降低石墨烯薄膜方阻的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种降低石墨烯薄膜方阻的方法，包括如下步骤：将石墨烯薄膜及基片浸泡于具有给予电子或给予空穴能力的溶液中一定时间。

上述步骤中溶液为具有给予电子能力的低价位的重金属无机类酸、有机醇类和有机胺类溶液或前述溶液的混合液。

上述述具有给予电子能力的低价位的重金属无机类酸为氯金酸或氯铂酸。

上述具有给予电子能力的有机醇类为甲醇或乙醇。

上述具有给予电子能力的有机胺类为乙二胺或N，N二甲基甲酰胺。

上述步骤中溶液为具有给予空穴能力的非金属无机酸类、有机烷类的溶液或前述溶液的混合液。

上述具有给予空穴能力的非金属无机酸类为盐酸或硝酸。

上述具有给予空穴能力的有机烷类为硝基甲烷或硝基乙烷。

本发明的有益效果是：将位于基片上的石墨烯薄膜浸泡于具有给予电子能力的溶液中后，该溶液夺取了石墨烯薄膜中的空穴，使得石墨烯薄膜中的电子浓度增大，从而使得石墨烯薄膜的方阻降低。将位于基片上的石墨烯薄膜浸泡于具有给予空穴能力的溶液中，该溶液夺取石墨烯薄膜中的电子，使得石墨烯薄膜中的空穴浓度增大，从而使得石墨烯薄膜的方阻降低。由于在这个过程中并没有叠加石墨烯薄膜，因此处理后的石墨烯薄膜的透射率变化也不大。采用本发明的方法对石墨烯进行表面处理后，可使石墨烯薄膜的方阻降低30～80％左右，且光透射率在90％以上，保持与商用ITO薄膜的光电性能相当，可以广泛的应用于显示技术领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于一下实施例。

实施例1：一种降低石墨烯薄膜方阻的方法，其具体步骤如下：