[发明专利]一种无支撑单一取向碳纳米管薄膜的制备及转移方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米结构制备和加工技术领域，具体涉及一种单一取向碳纳米管薄膜的制备与自支撑转移的方法。

背景技术

自从上世纪九十年代碳纳米管发现至今，碳纳米管所具有的独特结构以及所表现出来的优异力、热、光、电等特性吸引了无数研究人员的关注。而碳纳米管薄膜用于制备电子、光子、光电子器件时，网络结构碳纳米管薄膜中碳纳米管间的接触点会对载流子输运产生散射作用，从而影响碳纳米管微纳器件性能的充分发挥，单一取向碳纳米管薄膜的排布是制备高性能微纳电子器件的前提。虽然目前采用气相沉积方法能够生长制备单一取向碳纳米管阵列，但是生长制备的碳纳米管阵列薄膜中不仅含有催化剂杂质，而且还含有大量金属性碳纳米管，从而影响了器件的性能。近几年，报道了多种碳纳米管结构分离的方法，例如凝胶色谱法、密度离心法、两相法等，随之出现了利用分散液制备碳纳米管薄膜的方法，如L-B膜法、旋涂法、抽滤等，以及在特定衬底上排布单一取向碳纳米管薄膜的方法，如蒸发诱导法、喷墨打印、电泳等。虽然这些技术实现了单一取向碳纳米管薄膜的可控制备，但是不同方法对衬底有一定要求，从而限制了其应用范围。因此，迫切需要发明一种简单的无支撑单一取向碳纳米管薄膜的制备及转移方法，实现向任意目标衬底转移单一取向碳纳米管薄膜用于制备高性能碳纳米管电子器件。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述现有技术所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种简单有效的方法，将排布的单一取向碳纳米管薄膜从成膜衬底上剥离制备自支撑定向碳纳米管薄膜并实现向任意目标衬底转移。

(二)技术方案

本发明的上述目的是通过如下的技术方案实现的：

一种无支撑单一取向碳纳米管薄膜的制备及转移方法，包括步骤：S1、通过蒸发诱导自组装，在成膜衬底上制备碳纳米管薄膜；S2、将所述成膜衬底与所述碳纳米管薄膜利用水溶液进行剥离，得到分离后的碳纳米管薄膜；S3、将所述分离后的碳纳米管薄膜转移到目标衬底上。

上述方案中，所述步骤S1是将成膜衬底插入碳纳米管溶液中，溶液蒸发过程中碳纳米管规则的排列在衬底表面。在将所述成膜衬底插入碳纳米管溶液之前对成膜衬底进行水浴超声清洗，并用氮气吹干。

上述方案中，所述步骤S2是将润湿的成膜衬底放入含有去离子水或纯水的容器中，成膜衬底上的碳纳米管薄膜自行脱离并漂浮于水面。在所述步骤S2之前用水润湿成膜衬底表面。

上述方案中，所述步骤S3是将目标衬底插入含有漂浮薄膜的去离子水中将薄膜捞出，并用氮气吹干。

上述方案中，所述碳纳米管薄膜中的碳纳米管为半导体碳纳米管，金属碳纳米管，单一手性碳纳米管，单一结构碳纳米管中的一种或几种。

上述方案中，所述成膜衬底为二氧化硅片、硅片、载玻片、石英中的一种。

(三)有益效果

利用本发明不仅可以制备自支撑单一取向碳纳米管薄膜，还可以实现单一取向碳纳米管薄膜向任意目标衬底的转移，单一取向碳纳米管可以是各种结构碳纳米管混合物，可以是半导体碳纳米管甚至单一手性，或单一结构的碳纳米管。

附图说明

图1是单一取向碳纳米管薄膜的制备及自支撑薄膜转移的工艺流程图。

图2是本发明实施例1自支撑单一取向半导体碳纳米管薄膜漂浮水面的示意图。

图3是为本发明实施例1自支撑膜转移到PET衬底上的示意图。

图4是本发明实施例1自支撑碳纳米管薄膜转移到目标衬底上的原子力微观形貌图。

图中：

1-成膜衬底；2-碳纳米管溶液；3-单一取向排列碳纳米管薄膜；4-去离子水；5-目标衬底。

具体实施方式

一种无支撑单一取向碳纳米管薄膜的制备及转移方法，其特征在于，包括步骤：S1、通过蒸发诱导自组装，在成膜衬底上排布单一取向碳纳米管薄膜；S2、将所述成膜衬底与所述碳纳米管薄膜利用水溶液进行剥离，得到分离后的碳纳米管薄膜；S3、将所述分离后的碳纳米管薄膜转移到目标衬底上。