[发明专利]一种CVD石墨烯生长衬底铜箔酸性刻蚀液

说明书

本发明提供一种CVD石墨烯生长衬底铜箔酸性刻蚀液，包括：过氧化氢、无机酸、表面活性剂、螯合掺杂剂。过氧化氢和无机酸共同作用刻蚀铜箔，螯合掺杂剂与铜离子作用形成络合物并溶于水中，表面活性剂将异物、杂质去除。所述酸性刻蚀液还包括刻蚀稳定剂，刻蚀稳定剂能有效抑制过氧化氢的过快分解。所述刻蚀液能在短时间内将铜箔进行刻蚀，得到方阻均匀性较好的石墨烯。

技术领域

本发明涉及一种CVD石墨烯生长衬底铜箔酸性刻蚀液，属于刻蚀工艺领域。

背景技术

CVD化学气相沉积法通常以铜箔为催化载体，通入甲烷和氢气的混合气体制备得到，为了满足石墨烯膜柔性触摸屏、柔性智能穿戴及超性能电子器件领域的使用，通常需要刻蚀掉生长基体铜箔，并通过特定方法转移至柔性溶液，其中盐酸/双氧水/氯化铜体系具有刻蚀速率快，刻蚀速率容易控制等优点，在PCB领域得到广泛应用。作为透明导电薄膜使用的高质量、大面积的石墨烯对薄膜外观洁净度和方阻均匀性有较高的要求，需要对传统的盐酸/双氧水/氯化铜刻蚀体系进行优化调整。CN104118871B提出了在盐酸-双氧水体系中添加表面活性剂去除刻蚀出来的多余石墨烯及其他碳材料，但是这种高泡沫的表活在使用过程中需要定时用水冲去泡沫；CN106222660提出了在酸性刻蚀液中加入掺杂剂，从而降低薄膜方阻，但是方阻仍然存在局部方阻值偏大的问题，而且上述均没有提出从稳定刻蚀速率的角度去改善方阻均匀性。

在刻蚀石墨烯铜箔的过程中，抑制双氧水过快分解，以均匀的速率刻蚀铜箔，加入低泡表面活性剂，清除刻蚀出来多余的石墨烯及其他碳材料，以降低石墨烯薄膜方阻值和改善石墨烯薄膜方阻均匀性。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种CVD石墨烯铜箔酸性刻蚀液，以解决由于刻蚀速率过快导致石墨烯方阻偏大且阻值不均匀、以及石墨烯表面多余残留物质无法用较简易的方式清除的问题。

本发明提供一种CVD石墨烯铜箔酸性刻蚀液，每升的酸性刻蚀液包括以下组分：

过氧化氢、无机酸和铜箔共同作用，将铜箔变成二价铜离子。此时溶液中存在大量的二价铜离子，二价铜离子与螯合掺杂剂结合形成可溶于水的络合物，这种螯合掺杂剂会与石墨烯表面有一定的电荷转移作用，从而实现石墨烯p型掺杂，降低石墨烯方阻。表面活性剂用以清除残留在石墨烯表面的溶碳等杂质。

根据本发明的一个方面，所述CVD石墨烯铜箔酸性刻蚀液还包括刻蚀稳定剂，每升酸性刻蚀液中含有0.5-5g的刻蚀稳定剂。

刻蚀稳定剂能够防止过氧化氢过快地分解铜箔。

根据本发明的一个方面，所述CVD石墨烯铜箔酸性刻蚀液中，所述无机酸包括盐酸、氢氟酸、硫酸或硝酸中的一种或两种以上的复配。

优选地，所述无机酸包括盐酸或硫酸。

根据本发明的一个方面，所述无机酸来自质量浓度为31wt％的盐酸溶液。

根据本发明的一个方面，所述无机酸来自质量浓度为35wt％的硫酸溶液。

进一步优选地，所述过氧化氢来自质量浓度为27wt％的双氧水溶液。

优选地，每升酸性刻蚀液中含有15-40g的无机酸。

进一步优选地，每升酸性刻蚀液中含有25-35g的无机酸。

过氧化氢作为强氧化剂，稳定性较差，可被催化分解，分解时放热，同时产生氧气，其稳定性随溶液的稀释而增加。因此选择浓度较低的双氧水溶液。

优选地，每升酸性刻蚀液中含有15-40g的过氧化氢。