[发明专利]一种二维薄膜材料的转移方法、复合薄膜及其应用

说明书

本发明涉及一种二维薄膜材料的转移方法、复合薄膜及其应用，属于材料科学技术领域。其转移方法如下：单层或多层石墨烯在铜箔上生长成膜；在生长在铜箔表面的石墨烯薄膜上旋涂PMMA，厚度为10um‑100um；把铜箔置于亚硝酸铁或氯化铁溶液中浸泡24‑30小时腐蚀铜箔，溶液浓度5％‑10％，溶液温度在45℃‑60℃；剥离石墨烯和PMMA的复合薄膜，把剥离下来的复合薄膜转移到常温或冰水混合的去离子水中5‑10分钟,石墨烯表面凝结薄层水珠；通过吸嘴吸附石墨烯和PMMA的复合薄膜，直接转移到需要使用的衬底基板上。本发明能够避免待转移衬底与水的接触，降低了器件被污染的风险，提高了石墨烯薄膜的使用范围。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，特别是涉及一种二维薄膜材料的转移方法、复合薄膜及其应用。

背景技术

以石墨烯为代表的二维薄膜材料在半导体电子器件领域越来越发挥重要作用，以石墨烯为例，它不仅可以作为半导体功能层材料，还可以作为性能优良的透明导电电极材料。作为透明导电电极材料，石墨烯在柔性电子器件中发挥重要的作用。石墨烯的应用，特别是薄膜石墨烯的应用中，有一个重要的工艺就是如何转移石墨烯。当前在石墨烯薄膜的转移过程中，特别是液相转移法中，待转移的基板或功能材料需要浸入液体(水)中才能实现把石墨烯二维薄膜转移到需要的衬底基板上，该过程具有明显工艺缺陷：1.导致待转移基板浸入液体而受污染的风险，2.需要浸入液体导致待转移基板上的器件制备工作受限(需考虑浸入液体时的稳定性)，3.因为带转移衬底需要整体浸入液体，也导致整个转移过程需要的配套工具具有更高的成本，比如更大的容器，更多的液体来处理大尺寸衬底基板。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，本发明提供一种二维薄膜材料的转移方法，该方法避免待转移衬底与水的接触，大大降低了器件被污染的风险，提高了石墨烯薄膜的使用范围。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种二维薄膜材料的转移方法，包括如下步骤：

S1、单层或多层石墨烯在铜箔上生长成膜；

S2、在生长在铜箔表面的石墨烯薄膜上旋涂PMMA，厚度为10um-100um之间；

S3、把铜箔置于亚硝酸铁或氯化铁溶液中浸泡腐蚀铜箔，浸泡24-30小时，溶液浓度5％-10％，亚硝酸铁或氯化铁溶液温度保持在45℃-60℃；

S4、剥离石墨烯和PMMA的复合薄膜，把剥离下来的复合薄膜转移到常温或冰水混合的去离子水中5-10分钟,石墨烯表面凝结薄层水珠；

S5、通过吸嘴吸附石墨烯和PMMA的复合薄膜，直接转移到需要使用的衬底基板上。

进一步地，所述步骤S3中的亚硝酸铁或氯化铁溶液浑浊或超过12h后，更换浓度和温度均一致的亚硝酸铁或氯化铁溶液；

进一步地，所述步骤S5替换为：把复合薄膜从常温或冰水混合的去离子水表面吸起后，通过吸嘴转移至高温高湿的环境；环境参数约温度50-60℃，湿度80-100％，3-5秒后再把复合薄膜转移至待转移基板。

进一步地，所述步骤S5替换为：把复合薄膜从常温或冰水混合的去离子水中吸起后，对吸嘴吹水蒸气流，气流温度50-60℃，流速0.3-0.8c/s,2-5秒钟后再把复合薄膜转移至待转移基板。

进一步地，所述吸嘴的吸附头部带有空腔，吸附头部端面开有多个连通空腔的通孔，所述空腔连接吸嘴吸附的空气源。