[发明专利]一种转移石墨烯的操作方法

说明书

本发明公开了一种转移石墨烯的操作方法，包括以下步骤：在生长基底/石墨烯的石墨烯一侧旋涂熔融的石蜡，在石蜡层上旋涂保护层材料，获得生长基底/石墨烯/石蜡/保护层复合结构；使用腐蚀性溶液将生长基底去除，获得石墨烯/石蜡/保护层复合结构；借助石蜡的高热膨胀系数减少石墨烯的褶皱，然后将将石墨烯/石蜡/保护层复合结构由水面转移到目标衬底，获得目标衬底/石墨烯/石蜡/保护层复合结构；溶解掉目标衬底/石墨烯/石蜡/保护层复合结构中的保护层和石蜡层，获得目标衬底/石墨烯结合体，清洗干燥完成转移。本发明的操作方法在石蜡层上旋涂了保护层，能够实现石墨烯薄膜大面积清洁地转移到目标基底上。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及石墨烯清洁转移技术领域，特别涉及一种转移石墨烯的操作方法。

背景技术

石墨烯是一种二维结构的碳的同素异形体，它由杂化的单层碳原子相互紧密排列组成，具有蜂窝网状晶体结构。从其2004年第一次被制备以来，便开启了二维材料研究的热潮。独特的结构使石墨烯具有许多新奇的物理和化学性质，包括在电学、光学、力学等诸多方面，如极低的电阻率，超高的电子迁移率，高表面积，良好的机械强度，以及与大分子、生物分子的高度相容性。因为石墨烯单层结构不能单独存在于现实环境中，无论是生长制备还是实际使用，石墨烯都需要附着在相应的衬底上；同时，石墨烯的制备也往往需要借助衬底的催化作用实现石墨烯的生长。

为了表征和应用生长基底上的石墨烯，经常需要将生长的石墨烯转移到目标衬底上。目前，使用最广泛的石墨烯转移方法仍然是基于基底刻蚀的湿法转移，使用高分子聚合物作为转移介质。先利用转移介质保护与维持石墨烯的结构，随后以去除生长基底的方式分离石墨烯，最后将石墨烯放置于目标衬底上并去除转移介质。目前，最常用介质材料是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，存在的问题是转移介质难以完全去除。最新采用的转移介质是采用石蜡作为转移介质，借助石蜡的饱和烷烃与高热膨胀系数的特点，实现石墨烯的洁净、无褶皱转移；但是此方法的局限性在于石蜡保护层相比于PMMA层的力学性能更差，在转移过程中石蜡层极易发生破碎，导致转移过程耗时长、工作量大、完整率低，同时难以实现大面积连续的石墨烯转移。

综上，亟需一种新的能够实现大面积清洁转移石墨烯且更可靠的操作方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转移石墨烯的操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的操作方法，使用石蜡作为石墨烯的转移介质，可将石墨烯薄膜清洁地转移到目标基底上。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种转移石墨烯的操作方法，包括以下步骤：

步骤1，在生长基底/石墨烯的石墨烯一侧旋涂熔融的石蜡，冷却，获得生长基底/石墨烯/石蜡复合结构；

步骤2，在步骤1获得的复合结构的石蜡层上旋涂保护层材料，获得生长基底/石墨烯/石蜡/保护层复合结构；

步骤3，使用腐蚀性溶液将步骤2获得的复合结构中的生长基底去除，获得石墨烯/石蜡/保护层复合结构；

步骤4，将步骤3获得的复合结构在35℃～45℃的去离子水中保持1小时以上，借助石蜡的高热膨胀系数减少石墨烯的褶皱；其中，石墨烯面与水面接触；

步骤5，将步骤4处理后的石墨烯/石蜡/保护层复合结构由水面转移到目标衬底，在目标衬底上干燥，获得目标衬底/石墨烯/石蜡/保护层复合结构；

步骤6，使用不溶解石蜡的有机溶剂，溶解掉目标衬底/石墨烯/石蜡/保护层复合结构中的保护层，获得目标衬底/石墨烯/石蜡复合结构；

步骤7，将步骤6获得的目标衬底/石墨烯/石蜡复合结构，在35℃～45℃下保温预设时间，用于去除石墨烯褶皱；