[发明专利]一种稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂与掺杂方法

说明书

本发明涉及石墨烯领域，具体为一种稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂与掺杂方法。采用光固化型环氧胶作为稳定掺杂石墨烯的新型掺杂剂，具体掺杂方法为：首先在初始基体上的石墨烯表面形成光固化型环氧胶；然后将石墨烯、光固化型环氧胶和透明目标基体进行结合，对环氧胶进行光固化；最后通过对固化后的环氧胶进行加热或室温长期放置处理，实现对石墨烯的稳定掺杂。本发明在转移之前将光固化型环氧胶与初始基体上生长的石墨烯直接接触并固化，再通过加热或室温长期放置处理实现对石墨烯的稳定掺杂。由于石墨烯的本征表面与掺杂剂直接接触，避免了杂质对两者之间界面的污染，可促进环氧胶的掺杂效果。

技术领域:

本发明涉及石墨烯领域，具体为一种稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂与掺杂方法。

背景技术:

石墨烯是由单层碳原子构成的具有蜂窝状结构的一种新型二维碳材料。石墨烯具有优异的导电性，电导率是铜的1.6倍；石墨烯对近红外、可见光及紫外光均具有优异的透过性，单层石墨烯的透光性达97.7％；石墨烯的强度可达130GPa，是钢的100多倍，并具有优异的柔韧性、热稳定性和化学稳定性。因此，石墨烯在电子、光电子器件中应用可以充分发挥其结构与性能优势，受到了极大关注。然而，本征态的石墨烯无法满足电子、光电子器件中对费米能级、电阻等方面的要求，需要对石墨烯进行掺杂处理。在各种掺杂方法中，使用化学掺杂剂可显著提高石墨烯的载流子浓度而不引入结构缺陷，是目前掺杂石墨烯的典型方法。然而，现有的高效化学掺杂剂存在掺杂稳定性差的问题。因此，目前亟需发展可以高效、稳定掺杂石墨烯的新型化学掺杂剂与掺杂方法。

发明内容:

本发明的目的在于提供一种稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂与掺杂方法，采用光固化型环氧胶作为稳定掺杂石墨烯的新型掺杂剂，通过与初始基体上的石墨烯本征表面接触并光固化后，再进行加热或室温长期放置处理，从而实现对石墨烯的稳定掺杂。

本发明的技术方案是：

一种稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂，化学掺杂剂采用光固化型环氧胶。

所述的稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂，光固化型环氧胶采用该类胶粘剂之一或两种以上的组合。

所述的稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂的掺杂方法，包括如下步骤：

(1)在初始基体上的石墨烯本征表面形成光固化型环氧胶，对石墨烯完全覆盖；

(2)将石墨烯、光固化型环氧胶和透明目标基体进行结合，再对光固化型环氧胶进行光固化；

(3)通过对光固化后的环氧胶进行加热或室温长期放置处理，实现对石墨烯的稳定掺杂。

所述的稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂的掺杂方法，石墨烯为采用化学气相沉积方法生长的石墨烯或析出方法生长的石墨烯，位于初始基体上的石墨烯的平均层数为单层、双层、少层或多层，层数小于50层；石墨烯的本征表面特指转移前生长在初始基体上的石墨烯表面，未受到转移过程中转移介质或溶剂的污染。

所述的稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂的掺杂方法，在石墨烯表面形成光固化型环氧胶的方法包括浸泡、印刷、辊压涂覆、刮涂、线棒涂布、喷涂、旋涂、提拉之一或两种以上，光固化型环氧胶层的典型厚度0.1～50微米。

所述的稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂的掺杂方法，对光固化后的环氧胶的加热温度需取决于具体胶型号的要求，低于其使用温度的上限，典型的温度范围为40～300℃；对光固化后的环氧胶长期放置的时间取决于具体胶型号的要求，典型的时间为5～10天。

所述的稳定掺杂石墨烯的化学掺杂剂的掺杂方法，当初始基体和透明基体同时为柔性基体时，采用卷对卷的方法实现石墨烯、光固化型环氧胶与透明基体的结合，并采用卷对卷的方法实现石墨烯与初始基体的分离；光固化型环氧胶独立于透明基体之外，不与透明基体形成混合物。