[发明专利]一种石墨烯网栅薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯网栅薄膜的制备方法，该方法的主要思路是在石墨烯薄膜制备过程中，将旋涂有PMMA保护层的石墨烯薄膜吸附于具有光刻胶图案的石英板上，之后去除光刻胶图案及其表面的石墨烯薄膜得到石墨烯网栅薄膜。该方法制备的石墨烯网栅薄膜为准单层石墨烯结构，在网栅交织区域厚度均匀统一，保持了与未图形化制备的石墨烯薄膜相同的属性，同时解决石墨烯导电薄膜不易制备成矩阵结构的问题，简单易行。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域。具体涉及一种石墨烯网栅薄膜的制备方法。

背景技术

石墨烯具有极高的电导率（6×10⁶S/m）、极高的可承载的电流密度（10⁸A/cm²，比铜高2~3 个数量级）。理论上单层石墨烯的厚度只有0.345nm，因而其具有优异的光学性能。单层石墨烯不仅可以吸收2.3%的可见光，因此透光率为97.7%。

其优异的光学和电学性能，使得它在透明导电薄膜中有着巨大的应用潜力。而石墨烯网栅薄膜具有良好的透光率来保证工作效率，可进一步提高其光学性能满足高性能透明导电薄膜的需求。

发明内容

本发明提供一种石墨烯网栅薄膜的制备方法，进一步提高石墨烯薄膜透光率，同时解决石墨烯导电薄膜不易制备成矩阵结构的问题。

一种石墨烯网栅薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、通过化学气相沉积法在铜箔表面生长石墨烯薄膜，之后将石墨烯/铜箔置于匀胶机中，以1500-3200 r/min的速率旋涂50~100s，将PMMA丙酮溶液旋涂在石墨烯/铜箔上表面；将其置于加热台上，加热至60~100°C 并保温20~40min；

步骤二、将铜箔漂浮于0.8~1.2mol/L的氯化铁溶液上，铜箔下表面与氯化铁溶液接触进行腐蚀，腐蚀时间6~12h；将漂浮于氯化铁溶液的上的石墨烯薄膜捞起置于去离子水上漂洗，重复三遍；

步骤三、将石英平板置于去离子水中，超声清洗5min；之后将其置于匀胶机中，以2000~4000r/min的速率旋涂10~30s，将光刻胶旋涂在石英平板上表面；将旋涂光刻胶的石英平板置于加热台上，加热至60~90°C 并保温8~15min；

步骤四、使用网栅掩膜版对石英平板上表面的光刻胶进行曝光，曝光时间10~40s；之后对光刻胶进行显影，显影时间为30~60s；将显影后的石英平板置于去离子水中，超声清洗7min，重复三遍；

步骤五、用石英板的上表面将步骤一中漂浮于去离子水上的石墨烯薄膜捞起，使其吸附于光刻图案上，将石英板竖立沥干20~40min；将吸附有石墨烯薄膜的石英板置于加热台，加热至90~130°C并保温15~30min。

步骤六、将石英板置于丙酮中，水浴加热至35~55°C并保温20~40min，去除光刻胶图案及其表面的石墨烯薄膜；将石英板从丙酮溶液中捞出，置于去离子水中漂洗，重复三遍，氮气吹干。

进一步的，在步骤四种，所述网栅掩膜版选用矩形网栅掩膜版、圆形网栅掩膜版或正五边网栅掩膜版。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明采用石墨烯薄膜吸附光刻胶图案的方法制备石墨烯网栅薄膜，此工艺流程易操作，可制备不同石墨烯网栅结构。制备的石墨烯网栅薄膜为准单层石墨烯结构，网栅线宽及周期可任意组合；制备的石墨烯网栅薄膜厚度均匀，不存在网栅交织区域厚度不统一的问题；同时石墨烯网栅薄膜透过率极高。

2.本发明一种石墨烯网栅薄膜的制备方法与现有铜网制备石墨烯网栅薄膜相比，制备的网栅薄膜属于均匀准单层薄膜，保持了与未图形化制备的石墨烯薄膜相同的属性，其透光性，均匀性和导电性高；解决石墨烯导电薄膜不易制备成矩阵结构的问题，本方法简单易行。

附图说明