[发明专利]一种石墨烯薄膜的热转移方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，涉及一种石墨烯薄膜的热转移方法。

背景技术

理想的石墨烯片层是严格意义上的二维单晶材料，可以认为是一种新奇的碳元素同素异形体，并且可以包裹成零维的富勒烯、卷曲成一维的碳纳米管、堆垛成三维的石墨。由于其独特的晶格结构、载流子的狄拉克费米子行为及其他奇妙的物理特性，近些年来引起了人们的广泛关注。目前，利用化学气相法是制备石墨烯薄膜一种极其重要的方法。

热转印是一项新兴的印刷工艺，利用热转印机的圆柱形滚轮可以均匀施压和传热，一般用来印制电路板和平面烫画。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种石墨烯薄膜的热转移方法。

本发明主要利用热转印机滚轮均匀的热量和压力，将石墨烯薄膜大面积无损伤地转移到任意目标基底上。

本发明方法包括以下步骤：

步骤1：利用化学气相沉积装置（CVD）在25微米厚的铜箔片两侧分别生长石墨烯薄膜；

步骤2：将铜箔一端反扣并固定在目标基底的边缘，使得铜箔片平贴在目标基底表面；

步骤3：将目标基底和铜箔一起整齐地放到支撑台上，并且慢慢推入热转印机滚轮下，利用滚轮的压力和热量将铜箔一侧的石墨烯薄膜转移到目标基底上，这个步骤需要重复2～4次，操作过程中防止目标基底和铜箔发生错位；

步骤4：从热转印机上取下目标基底和铜箔的结合体，将铜箔片另一端（活动端）固定在其原始位置，静置冷却一段时间后取下铜箔片，得到转移至目标基底表面的石墨烯薄膜。

上述方案中，步骤2所述的目标基底为硅基底、二氧化硅基底、金属基底或者塑料基底。

本发明提供的石墨烯热转移方法，操作方便，工艺简单，整个操作过程没有有机介质的参与，可以向任何目标基底成功转移数十微米及以上尺寸的石墨烯薄膜，适用于石墨烯半导体器件开发及研究等领域。

附图说明

图1为利用热转印机转移石墨烯薄膜的流程图。

图2为转移到硅基底的石墨烯薄膜拉曼图像。

图3为转移到硅基底的石墨烯薄膜光学显微镜图像。

图4为转移到二氧化硅基底的石墨烯薄膜光学显微镜图像。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：将铜箔片上的石墨烯薄膜转移至硅基底上。

首先利用CVD装置在25微米厚的铜箔片上生长出石墨烯薄膜；然后对硅基底依次进行去离子水、乙醇、丙酮超声清洗，并利用烘箱烘干硅基底；接着将表面生长有石墨烯薄膜的铜箔片固定反扣在硅基底边缘（如图1所示）；其次将硅基底和铜箔的结合体水平放在支撑台上，并且将其慢慢推入热转印机滚轮，其中热转印机温度设置为130℃，热压印过程循环进行2次；最后将硅基底和铜箔的结合体从热转印机上取下，室温静置冷却2小时后，慢慢从铜箔活动端撕下铜箔片，这样铜箔一侧表面的石墨烯薄膜被转移到硅基底上。在硅基底表面的石墨烯薄膜拉曼图像如图2所示，其中D峰非常低说明转印过程引起的缺陷非常小，G峰高于2D峰可能是因为转移过程中使得石墨烯薄膜发生层叠现象。在硅表面的石墨烯薄膜光学显微镜图像如图3所示，其中完整石墨烯薄膜可以达到50微米及以上的尺寸。

实施例2：将铜箔片上的石墨烯薄膜转移至二氧化硅基底上。

具体步骤与实施例1类似，但目标基底是二氧化硅基底，其中二氧化硅表面的石墨烯薄膜光学显微镜图像如图4所示。

实施例3：将铜箔片上的石墨烯薄膜转移至金属基底上。

具体步骤与实施例1类似，但目标基底是金属基底。

实施例4：将铜箔片上的石墨烯薄膜转移至塑料基底上。

具体步骤与实施例1类似，但目标基底是塑料基底。