[发明专利]利用激光诱发石墨烯的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种石墨烯的制备方法，尤其指一以激光诱发高密度透明导电石墨烯阵列的制备方法。

背景技术

随着光电显示技术的发展，透明电极在许多领域扮演一个相当重要的角色，例如发光二极管(Light-emitting diodes；LED)、平板显示器(Flat panel displays；FPD)、触控屏幕(Touch screens)及染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells；DSSC)等。目前透明电极的材料主要为氧化铟锡(ITO或Tin-doped indium oxide)，虽然以氧化铟锡作为光电组件的技术已普及且成熟，但仍有先天的劣势使其未来发展受到限制，例如铟在地球上含量的不足所衍生的高成本，氧化铟锡材质在酸或碱环境下的不稳定性等。

石墨烯的二维结构及特殊性质自发现以来一直受到众人的注目。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚固的纳米材料，几乎呈现完全透明，石墨烯的片电阻及穿透率可达100Ω/sq及90％，具有如此高的电性及穿透率，并可大规模量产且便宜的石墨烯便成了更好的替换选择。因此，石墨烯十分有潜力替代氧化铟锡作为新兴的光电材料。

石墨烯的制备方法自最初的机械剥离法(Mechanical exfoliation)、外延成长法(Epitaxy growth)、化学气相沉积法(Chemical vapor deposition；CVD)到切割纳米管法等，十分多样化。然而，上述的制备方法仍有需要突破的地方，举例而言，利用机械剥离法难以控制石墨烯尺寸，也容易造成石墨烯的破裂。另外，一般化学气相沉积法中的工艺温度过高、耗时长，且石墨烯产物需进一步经过繁复的转移程序。

有鉴于此，目前亟需发展一种以简便的工艺制备石墨烯，毋需通过转移程序即可于基板上形成透明导电石墨烯层，除了可减少工艺时间，更可降低制作成本并大规模量产石墨烯。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用激光诱发石墨烯的制备方法，以简便的工艺且不需转移程序制备出具有高密度的透明导电石墨烯，并可作为光电产品中的透明电极层。

为实现上述目的，本发明提供的石墨烯的制备方法，包括：

提供一基板；

形成一金属层于该基板上的一面；

形成一碳源基材层于该金属层上；

提供一激光光源，照射于该基板上使其穿越该基板至该基板与该金属层接触面上，以形成一石墨烯层；以及

提供一有机溶剂及一酸液，可分别移除该碳源基材层及该金属层。

所述石墨烯的制备方法，其中，该基板为一透明基板。

所述石墨烯的制备方法，其中，该基板为玻璃基板、塑料基板或石英基板。

所述石墨烯的制备方法，其中，该金属层为镍层或钌层。

所述石墨烯的制备方法，其中，该金属层的厚度为10-300nm。

所述石墨烯的制备方法，其中，包括将该金属层图案化。

所述石墨烯的制备方法，其中，该碳源基材为一固态碳源基材。

所述石墨烯的制备方法，其中，该碳源基材为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚二甲基硅胶(PDMS)。

所述石墨烯的制备方法，其中，该碳源基材层的厚度为100-2000nm。

所述石墨烯的制备方法，其中，该激光光源的波长为200-2000nm。

所述石墨烯的制备方法，其中，该激光光源的单位面积能量为100mW/cm²-5W/cm²。

所述石墨烯的制备方法，其中，该激光光源的照射时间为0.1-10分钟。

所述石墨烯的制备方法，其中，该有机溶剂为丙酮、苯(benzene)、氯仿(chloroform)、丁酮(MEK)、四氢呋喃(THF)、氯苯(chlorobenzene)、二甲苯(xylene)、环己酮(cyclohexanone)或二氯甲烷(methylene chloride)。

所述石墨烯的制备方法，其中，该酸液为稀盐酸或醋酸。

本发明着重于利用红外光激光局部加热并迅速降温以形成石墨烯，加上金属层及碳源基材层可藉由有机溶剂及酸液直接地移除，省下工艺及转移的时间，使整个工艺快速、简单并大规模量产，以利石墨烯于光电材料的未来发展。

附图说明

图1A-1E为本发明实施例1的石墨烯的制备流程的剖面示意。

图2A-2B为本发明实施例2的石墨烯的制备流程的剖面示意。