[发明专利]石墨烯制造用铜箔及其制造方法、以及石墨烯的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造石墨烯的铜箔及其制造方法、以及石墨烯的制造方法。

背景技术

石墨具有将若干平坦排列的碳6员环的层堆叠而成的层状结构，其单原子层～数原子层程度的物质被称为石墨烯或石墨烯片。石墨烯片具有独特的电气、光学和机械特性，特别是载流子移动速度为高速。因此，石墨烯片在例如燃料电池用隔板、透明电极、显示元件的导电性薄膜、无汞荧光灯、复合材料、药物递送系统（DDS）的载体等产业界中的广泛应用受到期待。

作为制造石墨烯片的方法，已知有用粘贴胶带剥离石墨的方法，但存在所得石墨烯片的层数并不恒定、难以得到大面积的石墨烯片、也不适于大量生产的问题。

因此，开发了通过使碳系物质接触于片状的单晶石墨化金属催化剂上后、进行热处理而使石墨烯片成长的技术（化学气相成长(CVD)法）（专利文献1）。作为该单晶石墨化金属催化剂，记载有Ni、Cu、W等的金属基板。

相同地，还报道有以化学气相成长法在形成于Ni、Cu的金属箔或者Si基板上的铜层上将石墨烯制膜的技术。应予说明，石墨烯的制膜在1000℃左右进行（非专利文献1）。

另外，还报道有在进行了电解研磨的铜箔上将石墨烯制膜的技术（非专利文献2）。

现有技术文献

　专利文献

　　专利文献1：日本特开2009-143799号公报

　非专利文献

　　非专利文献1：SCIENCE Vol.324 (2009) P1312-1314

　　非专利文献2：Zhengtang et al, Chemistry of Materials, vol.23 No.6, American Chemical Society, (2011) P1441-1447。

发明内容

发明要解决的技术问题

　然而，如专利文献1那样制造单晶的金属基板并不容易，而且成本极高，另外，还存在难以得到大面积的基板，进而难以得到大面积的石墨烯片的问题。另一方面，非专利文献1中虽记载了使用Cu作为基板，但在Cu箔上，石墨烯在短时间内并不以面方向成长，而是将形成于Si基板上的Cu层通过退火以粗大粒的形式形成为基板。此时，石墨烯的大小受到Si基板尺寸的制约，制造成本也高。因此，本发明人在以铜箔作为基板制造石墨烯后发现，若不使铜箔表面极其平滑则石墨烯的制造成品率无法提高。这是因为，铜箔表面越平滑，则妨碍石墨烯成长的平面高度差异越少，石墨烯在铜箔表面越均一地进行制膜。如此，表面平滑的铜箔虽可通过使用高纯度（纯度为99.999%以上）的铜来制造，但成本高，并且尺寸也受限。另外，通过光泽轧制等来使铜箔表面平滑时，需要严格规定轧制加工度等制造条件，仍然造成成本上升。

这里，非专利文献2的技术是使用含有磷酸的电解液以1.0～2.0V进行0.5小时的电解研磨(p1442)。此时的铜箔试样的面积虽然并未记载于非专利文献2中，但本发明人根据在电解研磨后将铜箔试样配置于1英寸（＝2.5cm）的石英管内，并通过CVD将石墨烯制膜(p1442)，从而假定铜箔试样的面积为1cm²进行了追加试验，结果电解研磨量变少（研磨厚度为约0.3μm）、石墨烯的制造成品率没有提高。即，本发明的目的在于提供能够以低成本生产大面积的石墨烯的石墨烯制造用铜箔及其制造方法、以及石墨烯的制造方法。

用于解决技术问题的手段

　本发明的石墨烯制造用铜箔的轧制平行方向的算术平均粗糙度Ra₁与轧制直角方向的算术平均粗糙度Ra₂之比（Ra₁/Ra₂）为0.7≤（Ra₁/Ra₂）≤1.3。

另外，本发明的石墨烯制造用铜箔在含有20体积%以上的氢且剩余部分为氩的气氛中在1000℃加热1小时后，比（Ra₁/Ra₂）为0.8≤（Ra₁/Ra₂）≤1.2。

对于本发明的石墨烯制造用铜箔，优选由JIS-H3100规格的韧铜、JIS-H3100规格的无氧铜、JIS-H3510规格的无氧铜、或者相对于前述韧铜或前述无氧铜合计含有0.001质量%以上且0.15质量%以下的选自Sn和Ag的组中的1种以上的元素的组成构成。

优选表面的轧制平行方向和轧制直角方向的60度光泽度均为200%以上。