[发明专利]一种石墨烯掺杂方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯领域，尤其涉及一种石墨烯掺杂方法。

背景技术

目前，碳原子呈六角形网状键合的材料石墨烯具有很多出色的电特性与机械特性，有望用于高速晶体管、触摸面板及太阳能电池用透明导电膜等。自从2004年被发现后，石墨烯一直以来是前沿研究热点。在其所有的潜在应用中，透明导电膜是最接近实用化的的应用例，能作为目前普遍使用的ITO的替代材料，用于触摸面板、柔性液晶面板、太阳能电池及有机发光二极管等。透明导电膜这一用途备受期待的原因在于，石墨烯具备较高的载流子迁移率且厚度较薄，透明性较高，不仅是可见光，石墨烯还可透过大部分红外线。因此，对于还希望利用红外线来发电的太阳能电池而言，石墨烯有望成为划时代的透明导电膜。同时，与不适于弯曲的ITO相比，石墨烯还具备柔性较高的优势。

然而，石墨烯作为透明导电膜应用目前还存在一些问题。例如，如何能获得大面积质量完好的石墨烯材料以及把石墨烯无缺陷转移到需要的材料上；此外，石墨烯属零带隙半导体，还需对其带隙进行调控，获得满意的载流子浓度与载流子极性。掺杂被认为是调控石墨烯电性能的有效手段。掺杂的方面包括替位式掺杂与吸附式掺杂。例如，在生长石墨烯的过程中，通入少量的NH3气体，在石墨烯生长时，N取代部分C原子，使石墨烯电子分布发生改变。这种替位式掺杂虽然改变了其电子分布状态，但也破坏了石墨烯的结构，因而其机械性能等均会改变。此外，通过浸泡，蒸镀等方式，使掺杂质（电子给体或电子受体）吸附到石墨烯表面，也可成功的改善石墨烯电性能。然而，由于这种掺杂方式中，掺杂质吸附在石墨烯表面，在热或潮湿环境易挥发或脱落，因而掺杂效果不稳定，掺杂质易挥发或脱落，且不适合大面积石墨烯的掺杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯掺杂方法，其可实现石墨烯的大面积均匀掺杂、透明度高、适合工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯掺杂方法，其特征在于，包括：

配置含有掺杂元素的掺杂液；

将目标基底放入密闭容器中，将掺杂液雾化后通入密闭容器中，使掺杂液

铺满基底表面生成第一掺杂层；

取出带有掺杂液的基底进行固化处理；

在第一掺杂层上生成石墨烯层。

优选的，其进一步还包括步骤：在石墨烯层上生成第二掺杂层。

优选的，所述掺杂元素为Al、Mg、Au、Fe之一或者含有Al、Mg、Au、Fe至少一种的化合物。

优选的，所述方法具体为：

取掺杂元素粉末1～2g溶解于200～300ml的溶剂中，配置得到掺杂液；

将掺杂液放入雾化器进行雾化，雾化后的掺杂液通入至密闭容器10～20min，将基底置于密闭容器中，同时继续通入雾化后的掺杂液30～50min，使掺杂液铺满基底表面；

将基底进行热烘10min以上进行固化处理；

在第一掺杂层上生成石墨烯层。

优选的，所述溶剂为挥发性溶液或者水。

优选的，所述挥发性溶液至少包括无水乙醇、甲醇、异丙醇或丙酮其中的一种。

优选的，所述基底为PET基底。

本发明采用以上技术方案，通过在基底上预先涂布一层掺杂质，然后再其上生成石墨烯层，可以满足大面积石墨烯层的掺杂制备；此外，预先涂布一层掺杂层，能够使大面积石墨烯掺杂分布更为均匀；另外，掺杂层位于基板与石墨烯层之间，更不易脱落，在热和潮湿环境下也能长期保持稳定性能。

附图说明

图1中的1a～1c为本发明石墨烯掺杂方法实施例一的加工过程示意图；

图2中的2a～2d为本发明石墨烯掺杂方法实施例二的加工过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1中的1a～1c所示，本发明公开的一种石墨烯掺杂方法，包括：

配置含有掺杂元素的掺杂液；

将掺杂液雾化后，将基底1放入密闭容器中，将掺杂液雾化后通入密闭容器中，使掺杂液铺满基底表面生成第一掺杂层2；

取出基底1进行固化处理。

在第一掺杂层2上生成石墨烯层3。

实施例一：