[发明专利]一种提升石墨烯薄膜导电性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯薄膜处理方法，特别涉及到一种提升石墨烯薄膜导电性能的方法。

 

背景技术

ITO（氧化铟锡）薄膜是目前市场上最为广泛应用的透明导电薄膜，其有氧化铟和氧化锡按9:1的比例合成，通常采用电子溅镀等方法在硬质（玻璃）或软（塑料）基板上生产。虽然按现有工艺生产的ITO薄膜具有高导电性和透明度，能基本满足部分电子产品的技术指标需求，但是仍存在很多难以克服的问题：（1）ITO脆性高，容易被磨损或者弯曲时出现裂纹、脱落等现象；（2）ITO成膜后需要经过高温处理才能达到高导电性；（3）ITO中的铟属于稀土元素，储量有限。以上的技术缺陷加上市场对轻、薄、抗摔电子产品的需求使发展新材料替代ITO成为工业急需解决的课题。

石墨烯是sp²杂化碳原子按六角晶格排列而成的二维材料。独特的二维晶体结构，赋予石墨烯独特的性能。单层石墨烯的厚度为0.34 nm，在很宽的波段内光吸收只有2.3%，本征载流子迁移率高达2.0×10⁵ cm²·V^-1·s^-1，这就使石墨烯本质上同时具备高透过率和良好的导电性，可作为透明导电材料。

目前石墨烯薄膜的制备方法主要有机械剥离法、碳化硅外延生长法、氧化还原法和化学气相沉积法，各种方法制备的石墨烯薄膜方阻偏高（500~2000Ω/sq），并且非常不稳定，常温下放置一天后，方阻便会急剧升高，从而影响后续的图案化处理等工艺，如果对石墨烯薄膜进行多层叠加，虽然能够有效降低方阻，但石墨烯薄膜叠加的同时，石墨烯薄膜的透过率也会降低，这限制了石墨烯薄膜在显示技术等对透明导电薄膜的方阻和透光率要求较高的工业领域的应用。

 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种提升石墨烯薄膜导电性能的方法，通过该方法对石墨烯薄膜进行处理之后，在基本不影响石墨烯薄膜透光率的情况下，不仅可以降低其方阻，更为重要的是可以使石墨烯薄膜的方阻长期保持稳定，且在较高温度下，方阻变化不大，从而方便后续进行图案化等处理，促进石墨烯薄膜在显示技术等对透明导电薄膜的方阻和透光率要求较高的工业领域进行广泛应用。

一种提升石墨烯薄膜导电性能的方法，其特征在于：包括：先用臭氧或紫外光/臭氧处理附着于基底上的石墨烯薄膜；再用非金属无机酸对附着于基底上的石墨烯薄膜进行处理。

进一步地，使用臭氧或紫外光/臭氧处理基底上的石墨烯薄膜后30s以内用非金属无机酸对附着于基底上的石墨烯薄膜进行处理。

进一步地，用臭氧处理附着于基底上的石墨烯薄膜时，处理条件为：臭氧发生器腔室内的温度为25-100℃、流量为1-100 L/min，处理时间为0.1-10 min；用紫外光/臭氧处理附着于基底上的石墨烯薄膜时，处理条件为：紫外光的波长为100-300 nm、功率1-300 W，处理时间为0.1-10 min。。

进一步地，所述非金属无机酸为硝酸。

进一步地，采用非金属无机酸对附着于基底上的石墨烯薄膜进行处理的方法为浸泡或熏蒸。

进一步地，所述浸泡处理方法包括以下步骤：

1)        将附着于基底上的石墨烯薄膜放入浓度为5%-68%的硝酸溶液中，附着有石墨烯薄膜的一面朝向硝酸溶液液面方向；

2)        浸泡1-30 min；

3)        取出基底，用去离子水洗净附着于基底上的石墨烯薄膜表面，然后用氮气吹干附着于基底上的石墨烯薄膜表面上的液滴。

进一步地，所述熏蒸处理方法包括以下步骤：

1)        在密闭防腐蚀容器中注入浓度为68-98%的浓硝酸；

2)        将附着于基底上的石墨烯薄膜置于注有浓度为68-98%的浓硝酸密闭防腐蚀容器中，附着有石墨烯薄膜的一面朝向浓硝酸液面方向；

3)        熏蒸5-150 min；

4)        取出基底，用去离子水洗净附着于基底上的石墨烯薄膜表面，然后用氮气吹干附着于基底上的石墨烯薄膜表面上的液滴。