[发明专利]CVD石墨烯复合型掺杂结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种能够实现石墨烯高效掺杂，并且保证长效掺杂效果的CVD石墨烯复合型掺杂结构及其制备方法。所述CVD石墨烯复合型掺杂结构，包括从上至下依次设置的CVD石墨烯层、复合掺杂层、封装层、目标衬底层；制备方法包括以下步骤：S1.在催化衬底上生成具有二维连续结构的石墨烯层；S2.对步骤S1所述石墨烯层进行活化处理得到CVD石墨烯层；S3.在步骤S2所述的CVD石墨烯层上形成复合掺杂层；S4.在步骤S3所述复合掺杂层上形成封装层；S5.分离催化衬底，得到活化石墨烯层/掺杂层/封装层的复合结构；S6.将步骤S5得到的复合结构放置到目标基底上，得到CVD石墨烯复合型掺杂结构。采用该CVD石墨烯复合型掺杂结构及其制备方法，能够获得稳定长效的掺杂效果。

技术领域

本发明涉及石墨烯生产技术领域，尤其是一种CVD石墨烯复合型掺杂结构及其制备方法。

背景技术

众所周知的：石墨烯是近十年发现的新型二维碳纳米材料，具有优异的力、热、光、电等方面性能。其中，极高的透过率及超高的载流子迁移率，使其可作为全新的透明导电材料而备受工业界关注。

目前，对于二维连续的石墨烯薄膜产品，电学性能是其核心关键性能。现有较为成熟的化学气相沉积法制备的石墨烯薄膜方阻较高，不能直接使用，必须对其进行掺杂以降低方阻。当前主流掺杂方法大多是以小分子为掺杂剂，例如乙二胺、硝酸、氯金酸等，通过物理吸附使其附着在石墨烯表面达到掺杂目的。然而，物理吸附的小分子掺杂剂与石墨烯作用力弱，易迁移和挥发，放置过程中导致石墨烯方阻持续增加，严重限制了石墨烯的实际应用。

与小分子掺杂剂相比，高分子难以挥发和迁移，更易与石墨烯形成稳定的复合掺杂效果；但石墨烯呈惰性，表面的活性官能团极少，难以与高分子形成强分子间作用力，往往不能实现良好的复合掺杂效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现石墨烯高效掺杂，并且保证长效掺杂效果的CVD石墨烯复合型掺杂结构及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供了一种CVD石墨烯复合型掺杂结构，包括从上至下依次设置的CVD石墨烯层、复合掺杂层、封装层、目标衬底层。

本发明还提供了一种复合型掺杂结构的制备方法，包括以下步骤：

S1、在催化衬底上生成具有二维连续结构的石墨烯层；

S2、对步骤S1所述的石墨烯层进行活化处理；所述活化处理包括以下步骤：

S201、将催化衬底和石墨烯层至于密闭腔体内；

S202、降低密闭腔室内压力，直到密闭腔室内压力降至1～50Pa；

S203、向密闭腔室内通入活化处理气体；所述活化处理气体为氢气、氨气、一氧化碳、二氧化氮中的一种；所述活化处理气体的分压为50-600Pa；

S204、加热使得密闭腔室内的温度升到200-500℃，然后保温保压；

S205、关闭加热，保持真空度并降温至室温，卸去真空取出，得到催化衬底和石墨烯层，所述石墨烯层活化为CVD石墨烯层；

S3、在步骤S2所述活化后的CVD石墨烯层上形成复合掺杂层，得到由催化衬底、CVD石墨烯层、复合掺杂层依次组成的复合结构；

S4、在步骤S3所述的复合掺杂层上形成封装层，得到由催化衬底、CVD石墨烯层、复合掺杂层、封装层由下至上依次组成的复合结构；

S5、分离催化衬底，得到由CVD石墨烯层、复合掺杂层、封装层由下至上依次组成的复合结构；

S6、将步骤S5得到的由活化石墨烯层、掺杂层、封装层依次组成的复合结构整体旋转180°，放置到目标基底上，得到依次由CVD石墨烯层、复合掺杂层、封装层、目标基底组成的复合结构。