[发明专利]石墨烯制造用铜箔和石墨烯的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造石墨烯的铜箔和石墨烯的制造方法。

背景技术

石墨具有数个平坦排列的碳6元环的层堆叠而成的层状结构，该单原子层～数原子层左右的物质被称为石墨烯或石墨烯片。石墨烯片具有独特的电学、光学和机械特性，特别是载流子的移动速度高速。因此，石墨烯片被期待被广泛用于，例如，燃料电池用隔离物、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。

作为制造石墨烯片的方法，已知有将石墨用胶带剥离的方法，但却存在下述问题：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。

因此，开发了通过使碳系物质在片状的单晶石墨化金属催化剂上接触后进行热处理来使石墨烯片生长的技术（化学气相生长(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等金属基板。

同样地，还报道有以化学气相生长法在Ni或Cu的金属箔或形成于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）。

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。

发明内容

发明要解决的问题

然而，如专利文献1那样制造单晶的金属基板并不容易且成本极高，另外还难以得到大面积的基板，因而存在难以得到大面积的石墨烯片的问题。另外，使用Ni的金属箔以化学气相生长法将石墨烯制膜时，碳会固溶于Ni中，在之后冷却的过程中，Ni中的碳会再析出，因此存在石墨烯的层数变得不均匀的问题。

另一方面，非专利文献1中，虽然记载了将Cu用作基板，但在Cu箔上石墨烯不会在短时间内在面方向上生长，将形成于Si基板上的Cu层通过退火以粗大粒的形式制为基板。此时，石墨烯的大小受Si基板尺寸所制约，制造成本也高。

因此，本发明人对作为石墨烯生长用基材的铜箔进行了深入研究，结果发明了一种使铜箔表面极为平滑、并且使铜层的面取向均匀的铜箔。通过使用上述铜箔，可抑制妨碍石墨烯生长的因子，在铜箔表面制造均匀的石墨烯膜。

即，本发明的目的在于提供能够以高品质且低成本生产大面积的石墨烯的石墨烯制造用铜箔、和石墨烯的制造方法。

用于解决问题的方法

本发明的石墨烯制造用铜箔的表面粗糙度Rz为0.5μm以下，表面中(111)面的比例为60%以上，该铜箔由Cu镀覆层和/或Cu溅射层构成。

本发明的石墨烯制造用铜箔为优选如下制造得到：在聚酰亚胺膜的经等离子体处理的面形成剥离层，在该剥离层上形成前述Cu镀覆层和/或前述Cu溅射层，然后将前述聚酰亚胺膜和前述剥离层剥离。

前述剥离层优选为镍、铬、钴、镍合金、铬合金、钴合金中的任1种。

另外，本发明的石墨烯的制造方法使用前述石墨烯制造用铜箔，且具有下述步骤：在规定的室内配置进行了加热的前述石墨烯制造用铜箔的同时，供给氢气和含碳气体，在前述石墨烯制造用铜箔的前述铜镀覆层的表面形成石墨烯的石墨烯形成步骤；和一边在前述石墨烯的表面层叠转印片，将前述石墨烯转印至前述转印片上，一边将前述石墨烯制造用铜箔蚀刻除去的石墨烯转印步骤。

发明效果

根据本发明，可得到能够以高品质且低成本生产大面积的石墨烯的铜箔。

附图说明

[图1]　是示出本发明的实施方式所述的石墨烯的制造方法的步骤图。

[图2]　是示出实施例1的石墨烯制造用铜箔的截面图。

[图3]　是示出实施例2的石墨烯制造用铜箔的截面图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式所述石墨烯制造用铜箔和石墨烯的制造方法进行说明。应予说明，本发明中，%若无特别说明则表示质量%。

本发明的石墨烯制造用铜箔的表面粗糙度Rz为0.5μm以下，表面中(111)面占60%以上，该铜箔由Cu镀覆层和/或Cu溅射层构成。这是因为铜箔表面越平滑，则妨碍石墨烯的生长的高度差会越少，石墨烯越被均匀地制膜于铜箔表面。另外，在表面中使(111)面的比例为60%以上，而使对(111)面的取向增高，藉此使得石墨烯在其上稳定地结晶生长。

应予说明，在铜箔表面，(111)面的比例优选为70%以上、进一步优选为80%以上、更优选为90%以上。