[发明专利]基于掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法

权利要求书

1.一种基于掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、单层石墨烯薄膜的生长：在低压CVD系统中以CH₄、H₂和Ar作为气源在催化金属衬底上生长大面积、高质量的单层石墨烯薄膜；

S2、掺杂层的生成：采用旋涂或真空蒸镀的方式在催化金属衬底/石墨烯的表面制备所述掺杂层，之后退火处理用于提高所述掺杂层与所述石墨烯薄膜之间的相互作用力；

S3、支撑层的贴附：以“卷轴”挤压的方式将热释放胶带TRT或PDMS薄膜紧密贴附在催化金属衬底/石墨烯/掺杂层的表面形成所述支撑层；

S4、所述催化金属衬底的去除：在腐蚀液中刻蚀去除所述催化金属衬底，之后用去离子水反复冲洗除去离子和其他杂质颗粒，得到石墨烯/掺杂层/支撑层；

S5、所述石墨烯薄膜的转移：以“卷轴”挤压的方式将所述石墨烯/掺杂层/支撑层紧密贴附在目标衬底上，其中，所述石墨烯薄膜与所述目标衬底相接触，之后剥离去除所述支撑层，得到转移好的含有掺杂层的大面积高质量单层石墨烯薄膜。

2.根据权利要求1所述的基于掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S6、大面积高质量多层石墨烯薄膜的制备：多次重复所述步骤S1-S5，将多个石墨烯/掺杂层依次堆叠在所述目标衬底上，得到转移好的逐层掺杂的大面积高质量多层石墨烯薄膜。

3.根据权利要求2所述的基于掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，所述逐层掺杂的大面积高质量多层石墨烯薄膜，层数可设计，每个掺杂层的厚度、类型可独立设计，可实现多层石墨烯薄膜的梯度掺杂或P型/N型交替式的突变掺杂。

4.根据权利要求1所述的基于掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，所述催化金属衬底的材质为Cu或Ni。

5.根据权利要求1所述的掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，所述掺杂层的材料、厚度可设计，用于定性定量地调控石墨烯薄膜的功函数和电导率。

6.根据权利要求5所述的掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，所述掺杂层的类型为P型，材质为全氟磺酸PFSA、双三氟甲烷磺酰亚胺锂TFSA、MoO₃、WO₃中的任意一种。

7.根据权利要求5所述的掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，所述掺杂层的类型为N型，材质为三乙烯四胺TETA、CsF、Cs₂CO₃、ZnO中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，所述目标衬底的材质为玻璃、石英、Al₂O₃、Si、PET中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，所述掺杂层的材质为高分子聚合物时，采用溶液旋涂法制备所述掺杂层，其厚度通过溶液溶度和旋涂参数控制；所述掺杂层的材质为金属化合物时，采用真空蒸镀法制备所述掺杂层，其厚度通过膜厚监测设备精确控制。

10.根据权利要求1所述的掺杂层辅助的大面积高质量石墨烯无损转移方法，其特征在于，所述支撑层的材质为热释放胶带TRT时，通过加热剥离去除所述支撑层；所述支撑层的材质为PDMS薄膜时，通过机械剥离去除所述支撑层。