一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法技术

本发明专利技术属于新应用技术领域，更具体地，涉及一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法。本发明专利技术提供的一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法，其通过在基板与聚酰亚胺薄膜之间设置多层石墨烯薄膜，得到基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层，以石墨烯薄膜为牺牲层，借由多层石墨烯薄膜层与层之间弱的范德华力，通过外力破坏石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离。多层石墨烯层与层之间是有范德华力连接，与石墨一样可以滑动，利用此性质，可以有效地削弱高温后聚酰亚胺薄膜与玻璃基板之间的粘附作用。本发明专利技术提供的剥离方法简单，剥离效果稳定，且不影响聚酰亚胺薄膜性质。

A stripping method of polyimide film based on multilayer graphene as sacrificial layer

【技术实现步骤摘要】
一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法
本专利技术属于新应用
，更具体地，涉及一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法。
技术介绍
近年来，随着显示行业更新换代的加速，大尺寸柔性有机发光二极管(OLED)的需求将成爆发式的增长，也带动了柔性基材的发展和需求。目前用的较多的柔性基材主要包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚碳酸酯(PC)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚合物塑料。以上几种塑料具有较高的透过率(＞85％)，但是均具有一个致命的缺点：耐热性能差(Tg＜120℃)，并且耐溶剂性较差。众所周知，在制备大尺寸柔性OLED中必需的加工工序--低温多晶硅技术(LTPS)需要很高的加工温度(＞500℃)，显然上述几种聚合物基材不能满足这一条件。因此，具有优异的耐热性、耐湿性、机械性能及良好的化学稳定性的聚酰亚胺薄膜(PI)成了理想的柔性OLED基材的优选。目前，全球的PI薄膜年产值增长率约为8％-10％，截止2019年PI薄膜的市场规模已突破10000吨，产值突破百亿元。制造柔性显示设备时，柔性衬底对柔性显示器的质量保证至关重要。在柔性显示领域中，对于柔性衬底材料最主要的要求是耐高温、透明性，PI膜除了耐热性好，还具有低热膨胀系数、尺寸稳定性好等综合性能，因此PI膜在柔性电子领域中常作为柔性衬底材料。由于柔性衬底材料本身的刚性较低，因此通常将柔性衬底附在刚性衬底即玻璃基板上，完成显示器件的制造，然后再将柔性衬底与基板分离，以完成柔性显示装置的制造。因此玻璃基板与柔性衬底材料的剥离是柔性电子领域极为重要的工艺步骤。目前，主要的剥离方式有激光剥离、物理剥离、化学剥离。激光剥离是利用激光能量来分离玻璃基板与柔性衬底的技术，作用时间短，影响区域小，可实现快速剥离，但成本较高，需要牺牲一定厚度的薄膜为代价，当薄膜厚度减小，激光剥离聚酰亚胺薄膜变得非常困难，且激光光源具有选择性，应用普适性低。物理剥离一般利用机械设备或是人工剥离，该法原理简单，操作容易，但剥离效果不佳；而化学剥离是利用化学腐蚀液达到剥离目的，对薄膜有一定损伤，且剥离速率慢，不适合大规模工业生产。因此寻求一种效率高、普适性好的剥离方法很有意义。在题为“308nm准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜实验研究”的文献中，作者对308nm准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜的过程进行了理论分析。分别探究了激光能量密度、脉冲频率、光斑重叠率、衬底温度等因素对准分子激光剥离效果的影响，得到结论：激光剥离能量密度阈值为160mJ/cm2左右，剥离后的薄膜厚度随着能量密度增加而减小，达到较好的剥离效果对应能量密度为180mJ/cm2～190mJ/cm2左右。相同光斑重叠率下，较高的脉冲频率有利于激光剥离。其他条件一定，剥离后的薄膜厚度随着光斑重叠率增加而减小，但过高的光斑重叠率会破坏薄膜表面。可见激光剥离控制存在一定的难度，且薄膜剥离的普适性较低。在公开号为CN110085518A的中国专利中，专利技术人使用一种选择性电化学方法来剥离GaN薄膜及其器件，可转移GaN薄膜包括依次按序叠放的衬底、第一GaN缓冲层、牺牲层、第二GaN缓冲层和器件制备层，以衬底为载体，在衬底上首先生长第一GaN缓冲层，然后在第一GaN缓冲层上生长σ掺杂的牺牲层，接着生长第二GaN缓冲层和器件制备层，并用微加工工艺制备目标器件，然后生长钝化层，去除牺牲层并将剥离下来目标器件的正面与临时衬底结合，最后将目标器件与目标衬底键合并去除临时衬底。该剥离技术能够精确地刻蚀高掺杂浓度的n型GaN牺牲层，具有快速剥离外延层、剥离的薄膜表面平整等优势。然而此技术均基于微纳加工工艺，制备要求精细，价格成本较高，且在大面积剥离制备上存在很大的局限性。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法，其通过在基底与聚酰亚胺薄膜之间设置多层石墨烯薄膜，以石墨烯为牺牲层，借由多层石墨烯层与层之间弱的范德华力，削弱聚酰亚胺薄膜与基板之间的粘附作用力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离，由此解决现有技术聚酰亚胺薄膜剥离方法复杂、剥离效率不高或者损伤聚酰亚胺薄膜的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法，在基板与聚酰亚胺薄膜之间设置多层石墨烯薄膜，得到基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层，以石墨烯薄膜为牺牲层，借由多层石墨烯薄膜层与层之间弱的范德华力，通过外力破坏所述石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离，以确保聚酰亚胺薄膜的完整性。优选地，在基板上沉积多层石墨烯薄膜，所述多层石墨烯薄膜的厚度为50-150nm。优选地，采用溶液浸泡所述基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层，利用液体的渗透扩散作用破坏所述石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离。优选地，所述的剥离方法，包括如下步骤：(1)将分散于溶剂中的石墨烯分散液涂覆在基板上，干燥后得到位于基板上的多层石墨烯薄膜；(2)在步骤(1)获得的多层石墨烯薄膜表面涂覆聚酰胺酸湿膜，然后进行退火程序，将聚酰胺酸湿膜转化为聚酰亚胺薄膜，如此在基底上依次获得多层石墨烯薄膜和聚酰亚胺薄膜，得到基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层；(3)在步骤(2)获得的聚酰亚胺薄膜表面完成器件的制备后，将基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层浸泡在溶液中，利用液体的渗透扩散作用破坏所述石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离。优选地，步骤(1)所述涂覆为旋涂法或流延法；步骤(2)所述涂覆为旋涂法或刮涂法。优选地，步骤(1)所述分散于溶剂中的石墨烯分散液按照如下方法制备得到：将石墨烯与溶剂混合，超声分散不超过2小时，搅拌一次，重复上述分散步骤多次，采用溶剂超声分散的目的在于使石墨烯粉末充分分散，得到所述石墨烯分散液。优选地，步骤(1)所述涂覆为旋涂，所述旋涂转速为1000-1500转每分钟，旋涂时间为10s-20s。优选地，步骤(2)所述涂覆为旋涂，所述旋涂转速为800-1200转每分钟，旋涂时间为10-50s。优选地，步骤(2)所述退火程序具体为：先升至70-80℃，保温30-120分钟；然后开始程序升温，所述程序升温包括若干个升温阶段，每个升温阶段包括升温子阶段和恒温子阶段，任一个所述升温阶段的升温子阶段和恒温子阶段的总时间为20-40分钟；直至最后升至260-350℃，在该温度下脱水成环，完成热亚胺化过程，从而获得透明聚酰亚胺薄膜。优选地，将基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层浸泡在溶液中，并进行超声处理，利用超声促进液体的渗透扩散，破坏所述石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术提供的一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法，其通过在基底与聚酰亚胺薄膜之间设置多层石墨烯薄膜，以石墨烯为牺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法，其特征在于，在基板与聚酰亚胺薄膜之间设置多层石墨烯薄膜，得到基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层，以石墨烯薄膜为牺牲层，通过外力破坏石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离，以确保聚酰亚胺薄膜的完整性。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法，其特征在于，在基板与聚酰亚胺薄膜之间设置多层石墨烯薄膜，得到基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层，以石墨烯薄膜为牺牲层，通过外力破坏石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离，以确保聚酰亚胺薄膜的完整性。


2.如权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，在基板上沉积多层石墨烯薄膜，所述多层石墨烯薄膜的厚度为50-150nm。


3.如权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，采用溶液浸泡所述基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层，利用液体的渗透扩散作用破坏所述石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离。


4.如权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将分散于溶剂中的石墨烯分散液涂覆在基板上，干燥后得到位于基板上的多层石墨烯薄膜；
(2)在步骤(1)获得的多层石墨烯薄膜表面涂覆聚酰胺酸湿膜，然后进行退火程序，将聚酰胺酸湿膜转化为聚酰亚胺薄膜，如此在基底上依次获得多层石墨烯薄膜和聚酰亚胺薄膜，得到基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层；
(3)在步骤(2)获得的聚酰亚胺薄膜表面完成器件的制备后，将基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层浸泡在溶液中，利用液体的渗透扩散作用破坏所述石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离。


5.如权利要求4所述的剥离方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：屠国力，刘相富，马金明，王荣文，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42