[发明专利]一种以静电保护膜为媒介转移石墨烯薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种转移石墨烯薄膜的方法，具体涉及一种以静电保护膜为媒介转移单层或多层石墨烯薄膜的方法，属于导电薄膜材料领域。

背景技术

石墨烯薄膜具有高透光性、极高的载流子迁移率，在电子器件、太阳能电池等方面有着巨大的应用前景。为了制备石墨烯电子器件，首要的问题是制备出大尺寸的石墨烯薄膜，并转移至合适的目标基底上。

石墨烯薄膜的转移技术是将石墨烯在不同基体之间转移的方法，通常是将石墨烯从生长衬体转移到目标基体上。石墨烯薄膜的转移技术是制约石墨烯薄膜发展的关键因素，理想的转移技术应具有如下特点：（1）在转移过程中能保持石墨烯完整、无破损；（2）对石墨烯无污染（包括掺杂）；（3）工艺稳定、可靠，具有较强的适用性和稳定性。

目前，“腐蚀基体法”是应用较广泛的转移石墨烯的方法，该方法是采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、热释放胶带等转移介质，用化学试剂将金属生长衬底腐蚀掉后将石墨烯转移到目标基底上。

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）转移的石墨烯电阻低，稳定性好，是科学研究中常用的方法；但是PMMA转移石墨烯的工艺流程复杂，转移周期长，不易操作，易破损等缺点，使其在转移大面积石墨烯上具有一定的局限性。

热释放胶带转移方法实现了大面积石墨烯向柔性基底的转移，该技术成本较高，且胶带上的粘结剂易残留在石墨烯表面，清洗困难，影响石墨烯的质量。

另外，无转移介质“腐蚀基体法”利用多层石墨烯强度比单层石墨烯高的特点，可采用该方法对多层石墨烯转移。这种方法工艺过程更简单，因此也得到了一定的发展。这种方法仅适合小面积转移，其转移的完整性和可靠性无法与有介质的“腐蚀基体法”相比，所以该法在应用上有很大的局限性。

总的来说，现有石墨烯薄膜的转移技术，转移得到的石墨烯薄膜存在残留杂质多、方块电阻高、稳定性不好以及工艺复杂等问题，因此开发一种高效的石墨烯薄膜的转移方法，是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种成本较低、操作简单，且能够得到高质量石墨烯薄膜的转移方法。

本发明所述的石墨烯薄膜的转移方法为以静电保护膜为媒介，通过合理地释放静电，实现石墨烯在不同衬底之间的转移。

本发明是通过如下实验方案实现的：

一种以静电保护膜为媒介转移石墨烯薄膜的方法，所述方法是利用静电保护膜的静电吸附作用贴合包含生长衬底的石墨烯，然后将衬底去除，得到单层石墨烯/静电保护膜结合体，最后将单层石墨烯/静电保护膜结合体贴合于目标基底上，释放静电去除静电保护膜，得到单层石墨烯薄膜；

所述方法还可在得到单层石墨烯/静电保护膜结合体后，以单层石墨烯/静电保护膜结合体代替静电保护膜，在新的包含衬底的石墨烯上依次重复进行以下两步骤n-1次：贴合石墨烯/静电保护膜、去除衬底；从而制备得到n层石墨烯薄膜，所述n的取值为≥2的整数，例如2、3、4、5、6等。

例如制备3层石墨烯薄膜的方法为：利用静电保护膜的静电吸附作用贴合包含生长衬底的石墨烯，然后将衬底去除，得到石墨烯/静电保护膜结合体；然后将得到的石墨烯/静电保护膜结合体贴合另一个包含生长衬底的石墨烯，再次将衬底去除，得到2层石墨烯/静电保护膜结合体；然后将得到的2层石墨烯/静电保护膜结合体贴合再一个包含生长衬底的石墨烯，再次将衬底去除，得到3层石墨烯/静电保护膜结合体；最后将3层石墨烯/静电保护膜结合体贴合于目标基底上后，去除静电保护膜后，得到3层石墨烯薄膜。

静电保护膜具有静电吸附能力，可以粘贴到光滑的物体表面，化学性质稳定、机械强度高，因此可以作为“腐蚀基体法”转移石墨烯的转移介质。

本发明利用静电保护膜的静电吸附能力，将静电保护膜与包含生长衬底的石墨烯表面牢固的粘贴在一起；而在去除所述的衬底后，吸附了石墨烯的静电保护膜的静电吸附能力未发生改变，可以继续与包含衬底的石墨烯表面完全贴合，从而得到多层石墨烯薄膜/静电保护膜的结合体。而本发明所述去除衬底的过程没有特殊限定，任何一种可以将生长衬底去除的方法均可用于本发明。

优选地，本发明采用溶剂腐蚀法将衬底腐蚀去除，衬底被腐蚀完后转移到目标基底上；最后利用能降低静电吸附力的方法，达到将石墨烯转移到多种基底上的目的。本发明所述的降低静电吸附力的的目的是释放静电去除静电膜，对于降低静电吸附力的方法没有特殊限定，只要能够达到释放静电去除静电膜的目的，本领域技术人员有能力获知的降低静电吸附的方法均可用于本发明，如烘烤、低温冷却等释放静电去除静电保护膜的方法。