[发明专利]一种支撑骨架/粘性剂复合结构辅助转移石墨烯方法

说明书

本发明公开了一种支撑骨架/粘性剂复合结构辅助转移石墨烯方法，属于石墨烯转移技术领域，本发明提供了一种支撑骨架/粘性剂复合结构辅助转移石墨烯方法，通过支撑骨架结合粘性剂的复合结构作为中介层，比如可选择价格低廉的纱窗网和石蜡分别作为支撑骨架和粘性剂，降低了石墨烯的转移成本；采用纱窗网等支撑骨架提供足够的机械强度，便于操作；可以支撑石墨烯薄膜，从而可直接对所得石墨烯薄膜样品进行冲洗，极大地减少离子残留；工艺步骤简单，容错性高。本发明实现了石墨烯大面积高质量转移，具有易操作、易去除和无污染的特点，可实现产业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及石墨烯转移技术领域，具体涉及到一种支撑骨架/粘性剂复合结构辅助转移石墨烯方法。

背景技术

自2004年石墨烯被成功剥离制备以来，得到了科学界和工业界的广泛关注，并不断向大规模工业化生产进行研究拓展。因其优异的光学、电学以及机械性能，石墨烯在制造方便节能的电子器件和光子器件方面有着很大的优势。

当前高质量、大面积石墨烯薄膜主要是通过化学气相沉积方法，生长在铜或其它金属基底上，在实际应用中，需要将其从生长基底转移至目标基底上。实验室研究中常用的转移方法是使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为中介层，用刻蚀液通过化学刻蚀去除铜衬底，将PMMA/石墨烯转移到目标衬底后，再用丙酮将PMMA去除。由于PMMA薄膜机械强度很差，因而很难进行大面积、机械化操作。同时，由于PMMA的残留物很难完全去除，也限制了其在石墨烯薄膜高质量转移中的应用。后期研究中，通过对转移过程中各个环节的不断改进，已发展出多种针对不同应用需求或目标的转移技术，如使用其他易去除的中介材料代替PMMA、使用机械方法将石墨烯与铜衬底直接剥离等。然而，易去除的材料通常机械性能较差、不利用操作；直接剥离的方法虽然操作简单、成本低，但易对石墨烯薄膜造成机械损伤，破坏其完整性。如何实现转移中介层的高机械性能、易操作同时又易去除、无污染，是石墨烯薄膜转移技术发展要解决的关键问题。

发明内容

针对上述的不足，本发明的目的是提供一种支撑骨架/粘性剂复合结构辅助转移石墨烯方法，可实现石墨烯的大面积高质量转移，操作简单。本发明通过支撑骨架结合粘性剂的复合结构作为中介层，支撑骨架为中介层提供足够的机械强度，避免大面积转移时发生破裂，实现了转移中介层时的高机械性能；且在刻蚀后可直接对样品进行手持冲洗，极大地减少了离子残留；同时通过选择易去除粘结材料，减少石墨烯薄膜转移后的污染残留，具有易操作、易去除和无污染的特点。

为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：

本发明提供一种支撑骨架/粘性剂复合结构辅助转移石墨烯方法，包括以下步骤：

步骤(1)：在生长基底/石墨烯的石墨烯一面铺放粘性剂并加热使其熔化，室温冷却，制得生长基底/石墨烯/粘性剂复合结构；

步骤(2)：将步骤(1)所得的生长基底/石墨烯/粘性剂复合结构的粘性剂一面与支撑骨架进行贴合，加热，冷却，制得生长基底/石墨烯/粘性剂/支撑骨架复合结构；

步骤(3)：使用化学刻蚀的方法将步骤(2)所得的生长基底/石墨烯/粘性剂/支撑骨架复合结构中的生长基底去除，制得石墨烯/粘性剂/支撑骨架复合结构；

步骤(4)：将步骤(3)所得的石墨烯/粘性剂/支撑骨架复合结构进行冲洗处理后，在水中将石墨烯/粘性剂/支撑骨架复合结构中的石墨烯一面与目标基底贴合，一次干燥后去除支撑骨架，二次干燥，制得目标衬底/石墨烯/粘性剂复合结构；

步骤(5)：使用有机溶剂清洗去除步骤(4)所得的目标衬底/石墨烯/粘性剂复合结构中的粘性剂，制得目标衬底/石墨烯结合体，清洗干燥完成转移。

进一步地，支撑骨架为网状结构，如纱窗网、金属网、布等；优选为纱窗网。需要说明的是，采用其他与纱窗网类似的网状结构为中介层提供更高的机械强度的装置均属于本发明的保护范围。