一种石墨烯薄膜的转移方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种石墨烯薄膜的转移方法及装置。石墨烯薄膜的转移方法，包括如下步骤：部分刻蚀步骤，该步骤将石墨烯薄膜连同其下方的金属催化基底放置在刻蚀液中，对所述金属催化基底进行部分刻蚀，以形成纳米级厚度的金属支撑体；翻转转移步骤，该步骤将石墨烯薄膜和所述金属支撑体翻转并转移至目标基板上；加热干燥步骤，该步骤对目标基板、石墨烯薄膜和金属支撑体进行加热和干燥；完全刻蚀步骤，该步骤利用刻蚀液对金属支撑体进行完全刻蚀，从而完成石墨烯薄膜的转移。本发明专利技术的一种石墨烯薄膜的转移方法及装置，避免了聚合物支撑体的溶解残留的问题，降低石墨烯薄膜在转移过程中的破裂。

A method and device for the transfer of graphene film

The invention discloses a transfer method and device for graphene film. The method of transfer of graphene film includes the following steps: a partial etching step, which is placed in the etching solution with the metal catalytic substrate below it, and partially etched to the metal catalytic substrate to form a metal support with nanoscale thickness; the flipping step is the step of Shi Moxi. The film and the metal support are turned over and transferred to the target substrate; heating and drying steps to heat and dry the target substrate, graphene film and metal support; complete etching step, which uses etching liquid to completely etching the metal support, thus completing the transfer of the graphene film. A method and device for the transfer of graphene film in this invention avoids the problem of the dissolution and residual of the polymer support, and reduces the rupture of the graphene film during the transfer process.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯薄膜的转移方法及装置
本专利技术涉及石墨烯薄膜制造领域，具体涉及一种石墨烯薄膜的转移方法及装置。
技术介绍
近年来对石墨烯薄膜的研究呈爆发式增长,这主要归因于石墨烯薄膜的优异的光电、机械等性能，例如它在很宽的波长范围内具有很高的透过率以及它优异的弯折性能。目前石墨烯薄膜制造过程中，对石墨烯进行转移的方法通常是利用聚合物支撑转移法，它的具体过程如下：首先，在沉积有石墨烯薄膜的金属催化基底的表面涂敷一层如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的支撑体，随后对金属催化基底进行刻蚀，待将石墨烯薄膜和支撑体转移到目标基底后，再利用丙酮等溶解液对PMMA支撑体进行溶解去除，从而最终完成石墨烯薄膜的转移工艺。该石墨烯薄膜的转移方法主要存在易在转移过程中出现裂纹、PMMA支撑体难以完全去除等缺点，从而影响石墨烯薄膜的特性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种石墨烯薄膜的转移方法及装置，能够有效减少石墨烯薄膜的破裂，避免聚合物支撑体的残留，从而可尽可能的保留石墨烯薄膜固有的优异特性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种石墨烯薄膜的转移方法，包括如下步骤：部分刻蚀步骤，该步骤将石墨烯薄膜连同其下方的金属催化基底放置在刻蚀液中，对所述金属催化基底进行部分刻蚀，以形成纳米级厚度的金属支撑体；翻转转移步骤，该步骤将石墨烯薄膜和所述金属支撑体翻转并转移至目标基板上；加热干燥步骤，该步骤对目标基板、石墨烯薄膜和金属支撑体进行加热和干燥；完全刻蚀步骤，该步骤利用刻蚀液对金属支撑体进行完全刻蚀，从而完成石墨烯薄膜的转移。该方法通过对金属催化基底进行分步刻蚀，直接采用对其进行部分刻蚀形成的金属支撑体，而无需聚合物支撑体，并且适于在一个转移装置内完成以上所有工序，降低了装置的使用成本，简化了工艺流程。作为优选，在部分刻蚀步骤和翻转转移步骤之间，还包括第一清洗步骤：利用清洗液稀释刻蚀液以对石墨烯薄膜和金属支撑体进行清洗。作为优选，在执行所述完全刻蚀步骤之后，执行第二清洗步骤，该步骤利用清洗液稀释刻蚀液以对石墨烯薄膜进行清洗。作为优选，还包括：在执行完全刻蚀步骤或者执行所述第二清洗步骤之后，对目标基板和石墨烯薄膜再次进行加热和干燥。作为优选，翻转转移步骤中，将溶液抽出，以使石墨烯薄膜和金属支撑体附着在目标基板上。作为优选，金属支撑体的厚度为100纳米到300纳米。作为优选，金属催化基底为铜箔，刻蚀液选自氯化铁、硝酸铁、过硫酸铵和硝酸中的至少任何一种。本专利技术还公开了一种适用于石墨烯薄膜的转移方法的石墨烯薄膜的转移装置，所述转移装置包括：腔体；目标基板装载台，其设置在腔体内并且用于装载目标基板；加热体，其设置在腔体外并且能够对目标基板加热；液体入口，其设置在腔体壁上，用于将液体通入腔体中；液体出口，其设置在腔体壁上，以供腔体内的液体通过其流出。作为优选，所述转移装置还包括：液体输入泵，设置在液体入口和液体源之间的流路上；以及液体输出泵，用于泵出从液体出口抽出的液体。作为优选，所述液体源包括清洗液槽和刻蚀液槽。与现有技术相比，本专利技术的一种石墨烯薄膜的转移方法及装置的有益效果在于：不需要聚合物作为支撑体，利用部分刻蚀步骤形成的金属支撑体来支撑石墨烯薄膜，从而避免了溶解聚合物支撑体时不能对其完全去除而造成影响石墨烯薄膜的特性的问题；金属支撑体具有优异的柔韧性，能够支撑石墨烯薄膜，可显著降低石墨烯薄膜在转移过程中的破裂；在一个容器内完成对石墨烯薄膜的转移，可降低石墨烯薄膜在转移过程中的破裂。附图说明图1为本专利技术实施例的石墨烯薄膜的转移方法的流程图；图2(a)-图2(g)为利用本专利技术实施例的石墨烯薄膜的转移装置实现石墨烯薄膜的转移方法的流程图。附图标记说明：1-腔体；2-目标基板装载台；3-目标基板；4-加热体；5-金属催化基底；6-石墨烯薄膜；7-清洗液槽；8-刻蚀液槽；9-液体入口；10-液体出口；11-金属支撑体。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的实施例作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。如图1所示，一种石墨烯薄膜的转移方法，包括如下步骤：S1，部分刻蚀步骤，该步骤将石墨烯薄膜6连同其下方的金属催化基底5放置在刻蚀液中，对金属催化基底5进行部分刻蚀，以形成纳米级厚度的金属支撑体11。其中，通过气相沉积法生长的石墨烯薄膜6，石墨烯薄膜6通常生长在金属催化基底5上，例如金属催化基底5的厚度为数十微米，优选为，25微米厚度。刻蚀液对金属催化基底5进行部分刻蚀后形成的金属支撑体11，与金属催化基底5是同样的材质，金属支撑体11的厚度为纳米级，其相对于通常为数十微米厚度的金属催化基底5，具有更优异的柔韧性，能够用来支撑石墨烯薄膜6，可显著降低石墨烯薄膜6在转移过程中的破裂。S3，翻转转移步骤，该步骤将石墨烯薄膜6和金属支撑体11翻转并转移至目标基板3上。由于金属支撑体11具有优异的柔韧性，其能够支撑石墨烯薄膜6，因此，在转移或翻转石墨烯薄膜6的过程中，可以降低石墨烯薄膜6的破裂。其中，目标基板3可以位于与部分刻蚀步骤所使用的容器中，还可以位于不同于部分刻蚀步骤所使用的容器中。S4，加热干燥步骤，该步骤对目标基板3、石墨烯薄膜6和金属支撑体11进行加热和干燥。当石墨烯薄膜6和金属支撑体11位于目标基板3上时，石墨烯薄膜6位于金属支撑体11和目标基板3之间。对目标基板3、石墨烯薄膜6和金属支撑体11进行加热和干燥，可以使石墨烯薄膜6和目标基板3之间的粘附力提高，从而后续完全刻蚀步骤中利用刻蚀液对金属支撑体11进行完全刻蚀时，不会使石墨烯薄膜6和目标基板3发生分离，进而防止了石墨烯薄膜6的破裂。S5，完全刻蚀步骤，该步骤利用刻蚀液对金属支撑体11进行完全刻蚀，从而完成石墨烯薄膜6的转移。根据上述的方案，由于金属催化基底5和金属支撑体11为相同的材质，不需要聚合物作为支撑体，从而避免了溶解聚合物支撑体时不能对其完全去除而造成影响石墨烯薄膜6的特性的问题。另外，金属支撑体11具有优异的柔韧性，能够支撑石墨烯薄膜6，可显著降低石墨烯薄膜6在转移过程中的破裂。此外，上述方案通过对同一材质金属催化基底5的分步刻蚀来实现，可以使用相同的刻蚀液和刻蚀方法，相较于在金属基底的刻蚀之外还需引入聚合物支撑体的附加的溶解去除步骤的现有技术，操作更简单。进一步的，如图1所示，部分刻蚀步骤和翻转转移步骤之间，还可选地包括：S2，执行第一清洗步骤，该步骤利用清洗液稀释刻蚀液以对石墨烯薄膜6和金属支撑体11进行清洗，从而在后续步骤中，可以大量减少目标基板3和石墨烯薄膜6之间的来自刻蚀液的游离的离子，能够保留石墨烯薄膜6固有的特性。可选地，如图1所示，在执行完全刻蚀步骤之后，S6，执行第二清洗步骤，该步骤利用清洗液稀释刻蚀液以对石墨烯薄膜6进行清洗。在完全刻蚀步骤中，刻蚀液对金属支撑体11进行完全刻蚀，此时石墨烯薄膜6周围还存在大量的来自刻蚀液的游离的离子，当对刻蚀液进行稀释后，可以大量减少石墨烯薄膜6周围的离子，能够保留石墨烯薄膜6固有的特性。进一步可选地，如图1所示，石墨烯薄膜6的转移方法还包括：S7，在执行第二清洗步骤或者在执行完全刻蚀步骤之后，对目标基板3和石墨烯薄膜6再次进行加热和干燥，可以再次使石墨烯薄膜6和目标基板3之间的粘附力提高，有利于后续本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，包括如下步骤：部分刻蚀步骤，该步骤将石墨烯薄膜连同其下方的金属催化基底放置在刻蚀液中，对所述金属催化基底进行部分刻蚀，以形成纳米级厚度的金属支撑体；翻转转移步骤，该步骤将石墨烯薄膜和所述金属支撑体翻转并转移至目标基板上；加热干燥步骤，该步骤对目标基板、石墨烯薄膜和金属支撑体进行加热和干燥；完全刻蚀步骤，该步骤利用刻蚀液对金属支撑体进行完全刻蚀，从而完成石墨烯薄膜的转移。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，包括如下步骤：部分刻蚀步骤，该步骤将石墨烯薄膜连同其下方的金属催化基底放置在刻蚀液中，对所述金属催化基底进行部分刻蚀，以形成纳米级厚度的金属支撑体；翻转转移步骤，该步骤将石墨烯薄膜和所述金属支撑体翻转并转移至目标基板上；加热干燥步骤，该步骤对目标基板、石墨烯薄膜和金属支撑体进行加热和干燥；完全刻蚀步骤，该步骤利用刻蚀液对金属支撑体进行完全刻蚀，从而完成石墨烯薄膜的转移。2.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，在所述部分刻蚀步骤和所述翻转转移步骤之间，还执行第一清洗步骤：利用清洗液稀释刻蚀液以对石墨烯薄膜和金属支撑体进行清洗。3.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，在执行所述完全刻蚀步骤之后，执行第二清洗步骤，该第二清洗步骤利用清洗液稀释刻蚀液以对石墨烯薄膜进行清洗。4.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，还包括：在执行所述完全刻蚀步骤之后，对目标基板和石墨烯薄膜再次进行加热和干燥。5.根据权利要求1或2所述的石墨烯薄膜的转...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭康，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11