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CN109179396A - 石墨烯薄膜直接转移装置及方法 - Google Patents

石墨烯薄膜直接转移装置及方法 Download PDF

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CN109179396A
CN109179396A CN201811366439.0A CN201811366439A CN109179396A CN 109179396 A CN109179396 A CN 109179396A CN 201811366439 A CN201811366439 A CN 201811366439A CN 109179396 A CN109179396 A CN 109179396A
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CN
China
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graphene film
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etching liquid
direct transfer
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CN201811366439.0A
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Inventor
侯宝森
丘辉
曾鸣
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Fujian Min Ene Science And Technology Co Ltd
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Fujian Min Ene Science And Technology Co Ltd
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182Graphene
    • C01B32/194After-treatment

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨烯薄膜直接转移装置及方法,属于石墨烯技术领域。该石墨烯薄膜直接转移装置包括用于容纳刻蚀液的容器、用于密封金属基底与容器接触面的密封件和用于夹持目标基底与容器的弹簧夹;容器上设置有供弹簧夹一端夹持的被夹持部;容器的壁上设置有供刻蚀液进出的通道;容器连接有施压装置。该石墨烯薄膜直接转移方法包括如下步骤:a、将生长有石墨烯薄膜的金属基底放置在目标基底上,并使石墨烯薄膜与目标基底接触;b、在金属基底远离目标基底的侧面上隔离密封地加入与金属基底相匹配的刻蚀液;c、对加入的刻蚀液施加压力,并持续设定时间;d、卸除施加的压力,移除加入的刻蚀液,并取出完成转移的目标基底。

Description

石墨烯薄膜直接转移装置及方法
技术领域
本发明涉及石墨烯技术领域,具体涉及一种石墨烯薄膜直接转移装置及方法。
背景技术
石墨烯薄膜因其具有优异的导电、导热、机械强度大、透明、柔性等性能。目前在石墨烯场效应晶体管、传感器、柔性触摸屏、导热膜、过滤膜、散热器件等多个交叉领域有着广泛的应用。目前制备石墨烯薄膜的主要技术是通过高温在金属基底上化学气相沉积生长石墨烯,在应用时将石墨烯转移到目标基底上,转移过程或者方法会直接影响到石墨烯的本征性能。
目前转移的方法主要分为辅助转移和直接转移法。PMMA辅助转移法是实验室主要采用的方法,但该方法转移的石墨烯常有裂纹、褶皱等问题,且PMMA常有残留,会严重影响石墨烯的电学性能,且受限于旋涂技术不能大规模转移。而直接转移将会避免聚合物的残留,提高石墨烯的质量。直接转移法包括热层压法和静电吸附法,其中,热层压法是通过加热与辊层压同时进行的方式来增加石墨烯与目标基底的结合力,但该方法只适用于柔性的基底而对多孔的基底转移后石墨烯膜易破损;静电吸附法是在低压的环境下,通过适时的加热,同时对基体整体加机械压力使静电力贯穿基体,而后再直接撕下铜箔,但该法需要在低压下进行,大规模转移会受限于设备,目前在大气环境下并不一定能重现。
发明内容
针对现有技术中的上述不足,本发明旨在提供一种不易导致石墨烯薄膜产生破损或裂纹的石墨烯薄膜直接转移装置及方法。
为了达到上述发明创造的目的,本发明采用的技术方案为:
提供一种石墨烯薄膜直接转移装置,其包括用于容纳刻蚀液的容器、用于密封金属基底与容器接触面的密封件和用于夹持目标基底与容器的弹簧夹;容器上设置有供弹簧夹一端夹持的被夹持部;容器的壁上设置有供刻蚀液进出的通道;容器连接有施压装置。
进一步地,密封件包括设置在容器的开口边沿处的第一密封圈。
进一步地,密封件包括第二密封圈和设置在容器的开口边沿处的凹槽,凹槽与第二密封圈配合。
进一步地,容器的材质为不锈钢。
进一步地,弹簧夹包括左弹簧夹和右弹簧夹。
进一步地,还包括用于放置目标基底的具有平整面的刚性衬底,弹簧夹的另一端用于夹持刚性衬底。
还提供一种采用上述的石墨烯薄膜直接转移装置转移石墨烯薄膜的方法,其包括如下步骤:
a、将生长有石墨烯薄膜的金属基底放置在目标基底上,并使石墨烯薄膜与目标基底接触;
b、在金属基底远离目标基底的侧面上隔离密封地加入与金属基底相匹配的刻蚀液;
c、对加入的刻蚀液施加压力,并持续设定时间;
d、卸除施加的压力,移除加入的刻蚀液,并取出完成转移的目标基底。
进一步地,在步骤a前实施如下步骤:将目标基底放置在刚性衬底的平整面上。
本发明的有益效果为:将金属基底上生成的石墨烯薄膜直接与目标基底接触,并利用刻蚀液刻蚀金属基底。同时利用施压装置对刻蚀液加压,使得刻蚀液受到的压力大于一个大气压,增加石墨烯薄膜与目标基底之间的结合力,待金属刻蚀完成后,便完成了石墨烯薄膜的转移。过程中,不易导致石墨烯薄膜产生破损或裂纹,且实现了石墨烯薄膜转移的规模化。
附图说明
图1为具体实施例中弹簧夹夹持后的石墨烯薄膜直接转移装置的结构示意图。
其中,1、施压装置;2、容器;3、第一密封圈;4、弹簧夹;5、目标基底;6、待转移的石墨烯薄膜;7、金属基底。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式做详细说明,以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚,下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
如图1所示,该石墨烯薄膜直接转移装置包括用于容纳刻蚀液的容器2、用于密封金属基底7与容器2接触面的密封件和用于夹持目标基底5与容器2的弹簧夹;容器2上设置有供弹簧夹4一端夹持的被夹持部;容器2的壁上设置有供刻蚀液进出的通道;容器2连接有施压装置1。
施压装置1可以是气压或液压驱动,用于对盛装后的刻蚀液加压,使得刻蚀液受到的压力大于一个大气压,使得刻蚀完成后,金属基底7上的待转移石墨烯薄膜与目标基底5合为一体,完成转移。
密封件包括设置在容器2的开口边沿处的第一密封圈3,使得应用时直接将容器2倒扣在金属基底7上,并在弹簧夹4的夹持下,加入的刻蚀液不会流出容器2外,起到密封作用。另外密封件还可以是包括第二密封圈和设置在容器2的开口边沿处的凹槽,凹槽与第二密封圈配合,应用时,先将第二密封圈放置在金属基底7上,然后将容器2倒扣,使得第二密封圈与容器2开口边沿处的凹槽相卡合,并在弹簧夹4的夹持下,实现密封。
应用本装置时,将生长有石墨烯薄膜的金属基底7放置在目标基底5上,使得金属基底7上待转移的石墨烯薄膜6与目标基底5接触。并在金属基底7远离目标基底5的侧面上放置好密封件和容器2。
然后用弹簧夹4将容器2、金属基底7和目标基底5夹持在一起。接着将与金属基底7匹配的刻蚀液从通道处加入容器2中,然后密封通道或是通道与盛装待加入的刻蚀液的容器2本身已形成了密封。然后开启施压装置1,使其对加入的刻蚀液施加一个压力,并持续一时间,使得刻蚀液受到的压力大于一个大气压,待金属基底7完全刻蚀后,卸除施加的压力,移除加入的刻蚀液,取下弹簧夹4,取出完成转移的目标基底5。其中,卸压过程可以利用可开闭的通道完成卸压,或是另外在容器2上设置可开闭的泄压口。
在实施时,本方案优选,容器2的材质为不锈钢,弹簧夹4包括左弹簧夹和右弹簧夹,方便夹持。
本装置还包括用于放置目标基底5的具有平整面的刚性衬底,弹簧夹4的另一端用于夹持刚性衬底,使得本装置可以将石墨烯薄膜直接转移至柔性目标基底5上,扩大了本装置的适用范围。在应用时,先将柔性的目标基底5放置在刚性衬底上,另外弹簧夹4需要夹持住容器2、金属基底7、目标基底5和刚性衬底,其余步骤同上。
还提供一种采用上述的石墨烯薄膜直接转移装置转移石墨烯薄膜的方法,其包括如下步骤:
a、将生长有石墨烯薄膜的金属基底7放置在目标基底5上,并使石墨烯薄膜与目标基底5接触;
b、在金属基底7远离目标基底5的侧面上隔离密封地加入与金属基底7相匹配的刻蚀液;
c、对加入的刻蚀液施加压力,并持续设定时间;
d、卸除施加的压力,移除加入的刻蚀液,并取出完成转移的目标基底5。
在实施时候,本方案优选在步骤a前实施如下步骤:将目标基底5放置在刚性衬底的平整面上,使得本方法可以将石墨烯薄膜直接转移至柔性的目标基底5上,以扩大本方法的适用范围。

Claims (8)

1.石墨烯薄膜直接转移装置,其特征在于,包括用于容纳刻蚀液的容器(2)、用于密封金属基底(7)与所述容器(2)接触面的密封件和用于夹持目标基底(5)与所述容器(2)的弹簧夹;所述容器(2)上设置有供所述弹簧夹(4)一端夹持的被夹持部;所述容器(2)的壁上设置有供所述刻蚀液进出的通道;所述容器(2)连接有施压装置(1)。
2.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜直接转移装置,其特征在于,所述密封件包括设置在所述容器(2)的开口边沿处的第一密封圈(3)。
3.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜直接转移装置,其特征在于,所述密封件包括第二密封圈和设置在所述容器(2)的开口边沿处的凹槽,所述凹槽与所述第二密封圈配合。
4.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜直接转移装置,其特征在于,所述容器(2)的材质为不锈钢。
5.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜直接转移装置,其特征在于,所述弹簧夹(4)包括左弹簧夹和右弹簧夹。
6.根据权利要求1-5任一所述的石墨烯薄膜直接转移装置,其特征在于,还包括用于放置目标基底(5)的具有平整面的刚性衬底,所述弹簧夹(4)的另一端用于夹持所述刚性衬底。
7.一种采用权利要求1-6任一所述的石墨烯薄膜直接转移装置转移石墨烯薄膜的方法,其特征在于,包括如下步骤:
a、将生长有石墨烯薄膜的金属基底(7)放置在目标基底(5)上,并使石墨烯薄膜与目标基底(5)接触;
b、在所述金属基底(7)远离所述目标基底(5)的侧面上隔离密封地加入与所述金属基底(7)相匹配的刻蚀液;
c、对加入的所述刻蚀液施加压力,并持续设定时间;
d、卸除施加的所述压力,移除加入的所述刻蚀液,并取出完成转移的所述目标基底(5)。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在所述步骤a前实施如下步骤:将所述目标基底(5)放置在刚性衬底的平整面上。
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