[发明专利]制备碳薄膜的方法、包含碳薄膜的电子器件和电化学器件

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2010年7月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2010-0071062以及2011年7月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0070032的权益，将其公开内容完全引入引入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及制备碳薄膜的方法、包含该碳薄膜的电子器件(electronics)、以及包含该碳薄膜的电化学器件(device)。

背景技术

通常，碳质材料可分为金刚石、石墨、石墨烯和无定形碳。虽然金刚石由于其碳原子通过sp³键彼此连接而不具有导电性，但是石墨具有优异的导电性，因为其碳原子通过sp²键彼此连接。同时，由于在无定形碳中具有sp³键和sp²键两者，无定形碳具有比石墨低的导电性。由于与金属的导电性类似的导电性，在半导体工业中限制了石墨的使用。最近已引起关注的石墨烯具有高的导电率和高的电子迁移率，并且因此，由于其在半导体工业中的许多应用，已经对石墨烯进行了多种研究。

具有导电性的碳质材料可通过使用Scotch^TM胶带从石墨分离石墨烯或通过使用纳米纤维来制备。

发明内容

本发明提供制备成本有效的、稳定的、大面积且二维的碳薄膜的方法。

本发明还提供包括通过使用所述制备碳薄膜的方法制备的碳薄膜的电子器件和电化学器件。

根据本发明的一个方面，提供制备碳薄膜的方法，所述方法包括：

通过使用涂覆工艺在基底上形成聚合物层；

在所述聚合物层上形成保护层；和

对所述基底进行热处理以在所述基底上形成碳薄膜。

所述基底可包括硅、氧化硅、金属箔、不锈钢、金属氧化物、高序热解石墨(HOPG)、六方氮化硼(h-BN)、c-面蓝宝石晶片、硫化锌(ZnS)、聚合物基底、或上述的至少两种的组合。所述基底还可为任何具有结晶结构的基底。例如，所述基底可包括Ni箔、Cu箔、Pd箔、MgO、ZnS、c-面蓝宝石、h-BN等。

所述聚合物层的聚合物可包括包含碳和氢、具有600℃或更低的热分解温度、并且包含非共轭主链的绝缘聚合物。

例如，所述聚合物层的聚合物可包括选自如下的至少一种：以下式1表示的重复单元、以下式2表示的重复单元和以下式3表示的重复单元。

式1                                              式2

式3

在式1-3中，Y₁为N或C(R₁₁)；

Y₂为O、S、N(R₁₂)、或C(R₁₃)(R₁₄)；

Y₃和Y₄各自独立地为N或C(R₁₅)；