[发明专利]一种将石墨烯转移到具有PDMS过渡层硬质衬底上的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域。特别涉及一种将石墨烯转移到具有PDMS过渡层的硬质衬底上的方法。

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。基于石墨烯的电子器件的制备，通常需要将石墨烯转移到硬质绝缘衬底上。

目前常用的转移石墨烯方法有：1）用CVD方法在金属上生长石墨烯后涂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并固定到绝缘衬底上，但PMMA不易去除，容易对石墨烯造成污染；2）金属衬底上生长石墨烯后不涂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并固定到所需衬底上；3）直接用微机械剥离方法将石墨烯剥离到绝缘衬底上，该方法可以无伤害地将高质量的石墨烯固定到硬质衬底上，但石墨烯尺寸会受到极大限制。

鉴于此，实有必要设计一种新的方法，以解决上述技术问题。

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具有PDMS过渡层的硬质衬底上的方法，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具有PDMS过渡层硬质衬底的方法。该方法包括以下步骤：

a)将PDMS胶涂在附着有石墨烯的原衬底上；

b)使所述PDMS胶固化成PDMS过渡层；

c)对该PDMS过渡层与硬质衬底进行等离子处理，然后将该PDMS过渡层与硬质衬底进行轻压键合；

d)将键合后的硬质衬底放入腐蚀液中腐蚀掉所述原衬底；

e)用去离子水反复清洗石墨烯/PDMS过渡层/硬质衬底结合体并吹干，即得到转移到具有PDMS过渡层的硬质衬底上的石墨烯。

优选地，所述步骤a）中的原衬底的是指铜箔或电镀铜。

优选地，所述步骤c）中的硬质衬底为玻璃片、氧化硅、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PDMS胶的衬底放入真空干燥箱中静置，去除所述PDMS胶中气泡的步骤。

优选地，所述步骤b）具体是指采用90℃至120℃的温度热烘30至120分钟使所述PDMS胶固化成PDMS过渡层。

本发明可以将石墨烯薄膜完整地转移到所需硬质衬底上，过程稳定，高效。石墨烯与PDMS均有良好的透光性，转移到硬质衬底上后易于做后续的光刻、键合等工艺。本发明采用的石墨烯样品只需有衬底支撑即可，原衬底的形状与尺寸不受限制；湿法腐蚀金属过程不会对石墨烯造成物理损伤与破坏，成本也较低。

附图说明

图1a-图1g显示为本发明技术方案流程图。

元件标号说明

原衬底                1

石墨烯                2

PDMS胶                3

PDMS过渡层            4

玻璃片或氧化硅片        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。

请参阅图1a至图1g所示。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，所述附图中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实现本发明的技术方案为：

a)将PDMS胶涂在附着有石墨烯的原衬底上；

b)将涂好PDMS胶的衬底放入真空干燥箱中静置，除去胶中气泡；