[发明专利]使用分层技术形成石墨烯图案的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造石墨烯（graphene）的方法，更具体地，涉及一种基于剥离技术来形成石墨烯图案的方法和设备，所述剥离技术通过使用聚合物印模(polymer stamp)的剥离技术足以在基质上形成具有任意图案的、感兴趣的石墨烯图案。

背景技术

众所周知，石墨烯是具有平面单层结构（例如，碳纳米结构）的材料，其中碳原子填充在二维晶格中。石墨烯相对于其他材料具有一些独特的性质，尤其是，例如相对优异的电荷迁移率、低的表面电阻、物质的力学性能、热稳定性和化学稳定性等。因此，近年来，已报道了有关利用石墨烯的独特物理、化学和机械性能的许多应用的研究结果。

特别是，石墨烯由于例如透明性、弯曲性，导电性和电荷迁移率等特征而于被评价为最适合应用于下一代电子器件、TFT通道等的透明电极的材料。

因此，为了将石墨烯应用于各种设备中，需要一种在例如电极、通道层等所有的应用领域中将石墨烯进行图案化的技术。

目前，石墨烯的图案化是通过主要在半导体工艺中使用的光刻技术而进行的，该技术在在大面积图案化、加工价格、加工时间及其他方面有相当大的制约。

实际上，图案化石墨烯应满足一些条件，如为得到均匀的电性能需要制造均匀的线宽度，在所需位置形成所需图案，以较低成本大量生产石墨烯。

发明内容

技术问题

为此，已经尝试了各种技术，以当石墨烯在基质上形成（生长）之后从该基质上选择性地去除一部分石墨烯，但所有这些技术仅仅是可在实验室中使用的低级技术。

因此，强烈需要一种可以满足例如均匀的线宽度、所需的图案和在大规模生产等条件的对石墨烯进行图案化的方法。然而，迄今为止没有提议或建议。

技术方案

根据本发明的一个实施方案，提供了一种用于形成石墨烯图案层的方法：使用有机溶剂通过物理地、有选择地剥离石墨烯层的一部分，从而在基质上形成石墨烯图案层。

根据本发明的另一个实施方案，提供了一种采用剥离技术形成石墨烯图案层的方法，所述方法包括：在基质上形成石墨烯层；在聚合物印模的图案表面上形成石墨烯剥离层，所述聚合物印模具有压花图案；将所述聚合物印模的图案表面与所述石墨烯层的目标位置对齐以彼此接触；将所述聚合物印模与基质分离，从而选择性地将附着在聚合物印模的各压花图案上的石墨烯层的部分从所述基质上剥离，从而形成石墨烯图案层。

根据本发明的另一个实施方案，提供了一种使用剥离技术形成石墨烯图案层的方法，所述方法包括：制备一个聚合物旋转印模，其中所述聚合物印模具有沿着其外圆周表面形成的压花图案，在各压花图案的表面施用石墨烯剥离层；制备其上形成有石墨烯层的基质；在旋转所述旋转印模的同时，使所述旋转印模与石墨烯层接触，以选择性地将附着在各压花图案上的石墨烯层从基质剥离，从而在所述基质上形成石墨烯图案层。

根据本发明的另一个实施方案，提供了一种使用剥离技术形成石墨烯图案层的方法，所述方法包括：制备一个聚合物旋转印模，其中所述聚合物印模具有沿着其外圆周表面形成的压花图案，在各压花图案的表面施用石墨烯剥离层；制备其上形成有石墨烯层的基质；在旋转所述旋转印模的同时，使所述旋转印模与石墨烯层接触，以选择性地将附着在各压花图案上的石墨烯层从基质上剥离，从而在所述基质上形成石墨烯图案层；除去所述石墨烯剥离层，随着所述旋转印模的旋转，在所述石墨烯剥离层上附着有从所述基质上剥离的石墨烯层；在随着旋转印模的旋转而沿着基质前进方向前进的各压花图案的表面上施加石墨烯剥离层。

根据本发明的另一个实施方案，提供了一种使用剥离技术形成石墨烯图案层的设备，所述设备包括：聚合物旋转印模，其中所述旋转印模具有沿着其外圆周表面形成的压花图案，石墨烯剥离层被施用至各印花图案的表面，并且其中所述旋转印模旋转，从而与形成在基质上的石墨烯层接触，以选择性地将附着在各印花图案表面上的石墨烯层的部分从所述基质上剥离；剥离层除去单元，其被配置为用以除去石墨烯剥离层，随着旋转印模的旋转，在所述石墨烯剥离层上附着有从基质上剥离的石墨烯层部分；和剥离层施用单元，其被配置为用以在各压花图案的表面上施用石墨烯剥离层，所述各压花图案随着旋转印模的旋转而沿着基质前进方向前进。