[发明专利]一种将石墨烯转移到柔性衬底的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域。特别涉及一种转移石墨烯的方法。 

背景技术

石墨烯是由碳原子排列成二维正六边形蜂窝状点阵所形成的平面单原子层薄膜材料。由于石墨烯具有突出的导热性能与力学性能、高电子迁移率、半整数量子霍尔效应等一系列性质，自2004年首次被发现以来，石墨烯引起了科学界的广泛关注并掀起了一股研究的热潮。 

目前，石墨烯已被证明可以应用于多种电子器件的制备，如分子传感器、场效应晶体管、柔性电子器件等等。基于柔性电子器件的制备，通常需要将石墨烯转移到柔性绝缘衬底上。常见的柔性衬底，包括PDMS（polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷）、聚酰亚胺、PET（polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸类塑料）、蚕丝蛋白等。固态的PDMS是一种无毒、疏水性、透明硅胶，具有透光性良好、生物相容性佳、易与多种材质室温接合、以及低杨氏模量导致的结构高弹性等诸多优良性质。聚酰亚胺是重复单元以酰亚胺基为结构特征基团的一类聚合物，具有耐高温、耐腐蚀、绝缘性能高、介电损耗小等优良性质，目前已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。 

目前常用的石墨烯转移方法有：1）涂PMMA做支撑层，腐蚀金属衬底，将石墨烯转移到绝缘衬底上再用丙酮溶解掉PMMA，这种方法可以将石墨烯完整的转移到绝缘衬底上，但PMMA不易去除，容易对石墨烯造成污染；2）不涂PMMA直接腐蚀掉金属，用绝缘衬底在溶液中捞取石墨烯，这种工艺简单，但是捞取过程中石墨烯薄膜容易破裂，很难将石墨烯完整的转移到所需衬底上；3）直接用微机械剥离方法将石墨烯剥离到绝缘衬底上，该方法可在绝缘衬底上得到高质量的石墨烯，但石墨烯尺寸会受到极大限制；4）在附着石墨烯的衬底上涂PDMS等胶体并固化后直接用机械方法将PDMS从原衬底表面剥离，该方法效率不高，石墨烯经常出现撕裂或者黏在粘在原衬底上而不是被转移到PDMS上。 

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种将石墨烯转移到柔性衬底上的方法，解决了以往石墨烯转移过程中转移效率低，石墨烯易受破坏等问题。 

为实现上述目的及其他相关目的，本发明采用如下技术方案：一种将石墨烯转移到柔性衬底上的方法，该方法包括以下步骤： 

a)将柔性衬底胶涂在附着有石墨烯的原衬底上； 

b)采用90℃至120℃的温度热烘30至120分钟使所述柔性衬底胶固化成柔性衬底； 

c)对该柔性衬底与硬质衬底进行20秒至60秒的等离子处理，然后将该柔性衬底与硬质衬底进行室温轻压键合； 

d)将键合后的硬质衬底放入腐蚀液中腐蚀掉所述硬衬底； 

e)用去离子水反复清洗石墨烯/柔性衬底/硬质衬底结合体并吹干； 

f)将所述柔性衬底与石墨烯直接从硬质衬底上剥离，得到附着在柔性衬底上的石墨烯。 

优选地，所述步骤a）中的原衬底是指铜箔或电镀铜。 

优选地，所述步骤c）中的硬质衬底为玻璃片、硅片或石英片中的一种。 

优选地，所述步骤d）中的腐蚀液为三氯化铁腐蚀液或硫酸双氧水腐蚀液。 

优选地，所述步骤a）和步骤b）之间还包括将涂好柔性衬底胶的原衬底放入真空干燥箱中静置，去除所述柔性衬底胶中气泡的步骤。 

本发明方法操作简单，成本低，适用范围广，转移过程中石墨烯材料不容易被破坏，可以高效、稳定地将石墨烯转移到柔性衬底上，可与半导体工艺结合用于制备石墨烯柔性电子器件。 

附图说明

图1a-图1h显示为本发明技术方案的流程图。 

图2a-图2b显示为本发明实施例1中石墨烯在原先的铜箔衬底上和在转移后的PDMS衬底上的光学照片：其中，图2a为转移前；图2b为转移后。尺度条100μm。 

元件标号说明 

原衬底      1 

石墨烯      2 

柔性衬底胶  3 

柔性衬底    4 

硬质衬底    5 

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。