[发明专利]一种石墨烯柔性电极及其制备方法

说明书

本申请提供一种石墨烯柔性电极及其制备方法，属于电子及光电显示技术领域。石墨烯柔性电极的制备方法包括如下步骤：在基板的一表面形成保护壁；在基板的未被保护壁覆盖的表面形成第一高分子层；在第一高分子层的表面形成第一氧化石墨烯层；在第一氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层；还原第一氧化石墨烯层得到石墨烯层；去除保护壁。石墨烯柔性电极包括基板以及图案化的第一高分子层和图案化的第一石墨烯层。基板的一表面从下到上依次为第一高分子层和第一石墨烯层。此石墨烯柔性电极使用上述方法制备得到，不需要进行刻蚀或者激光直写，就能够直接得到图案化的石墨烯柔性电极，电阻率低，导电性好且透光率佳。

技术领域

本申请涉及电子及光电显示技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯柔性电极及其制备方法。

背景技术

现有技术中，大规模制备石墨烯透明导电薄膜的方法主要为：化学气相沉积(CVD)在金属箔上生长石墨烯，然后与支撑层贴合；通过刻蚀液刻蚀掉金属箔，将石墨烯薄膜保留在支撑层上，最后将石墨烯薄膜转移到目标基底上。CVD制备石墨烯薄膜需要昂贵的设备，在转移过程中易对石墨烯薄膜造成损伤。

现有的石墨烯薄膜图案化方法主要有两种：等离子体刻蚀法和激光直写法。其相应的制备方法如下所示：

(1)等离子体刻蚀法：在柔性石墨烯薄膜上涂布光刻胶，然后进行曝光显影使光刻胶具有图案化，接着用等离子体刻蚀掉暴露出来的石墨烯，最后将光刻胶洗掉，得到图案化石墨烯电极。但光刻胶的显影及去除过程中所使用溶剂易对石墨烯造成损伤，降低石墨烯导电率及增大其方阻。

(2)激光直写法：利用激光直接刻蚀出图案化石墨烯电极。激光直写过程中不使用光刻胶，可避免光刻胶以及显影液对石墨烯的污染。但其在图案化的过程中因刻蚀产生的石墨烯碎屑粘附在石墨烯电极上不易除去，影响后续工艺；刻蚀过程中容易损伤基板；刻蚀速度较慢，设备昂贵。

发明内容

本申请的目的在于提供一种石墨烯柔性电极及其制备方法，不需要直接对石墨烯薄膜使用光刻胶或激光，能够获得图案化的石墨烯柔性电极。

第一方面，本申请实施例提供一种石墨烯柔性电极的制备方法，包括如下步骤：

在基板的一表面形成保护壁；在基板的未被保护壁覆盖的表面形成第一高分子层；在第一高分子层的表面形成第一氧化石墨烯层；在第一氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层；还原第一氧化石墨烯层得到第一石墨烯层；去除保护壁。

在基板的未被保护壁覆盖的表面也就是石墨烯柔性复合薄膜需要图案化的导电图案，根据需要图案化的设计要求形成保护壁，去除保护壁以后，直接形成了图案化的石墨烯柔性复合薄膜，得到石墨烯柔性电极。确定导电图案以后，先在基板上形成第一高分子层，可以防止基板的缺陷对第一氧化石墨烯层造成损伤。第一氧化石墨烯层中石墨氧化后形成的基团与第一高分子层中的基团之间能够形成氢键、静电相互作用，能够使第一氧化石墨烯层沉积在第一高分子层的表面，从而形成第一氧化石墨烯薄膜。还原第一氧化石墨烯层得到导电性能佳的石墨烯层，以便石墨烯柔性电极具有良好的导电性能。第二高分子层的设置，可以在去除保护壁的时候，能够对第一石墨烯层形成保护，避免第一石墨烯层遭到破坏，得到导电性好，透光率佳的图案化的石墨烯柔性电极。

可选的，在另一实施例中，氧化石墨烯层中包括羟基、羧基和环氧基中的一种和多种，高分子层中包括羧基、氨基、羟基、磺酸基、巯基和季胺基中一种或多种。

从而使第一氧化石墨烯层能够与第一高分子层形成氢键、静电作用等相互作用力，使第一氧化石墨烯层能够很好地形成在第一高分子层的表面。

可选的，在另一实施例中，在第一氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层，包括：

在第一氧化石墨烯层的表面形成第一导电高分子层；在第一导电高分子层的表面形成第二氧化石墨烯层；在第二氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层。