CN104229778A - 石墨烯分离方法、石墨烯分离装置、石墨烯层形成方法及石墨烯层形成装置 - Google Patents

石墨烯分离方法、石墨烯分离装置、石墨烯层形成方法及石墨烯层形成装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石墨烯分离方法、石墨烯分离装置、石墨烯层形成方法及石墨烯层形成装置。本发明的石墨烯分离方法用于解决现有技术问题，其包括以下工序：对含石墨粒子、石墨烯和溶剂的容器施加磁场，利用所述磁场在所述溶剂中将所述石墨粒子和所述石墨烯分离到不同位置的分离工序；以及从所述容器所设置的喷出口取出所述溶剂和所述石墨烯的取出工序。

Description

石墨烯分离方法、石墨烯分离装置、石墨烯层形成方法及石墨烯层形成装置
技术领域
本发明涉及能应用在透明电极、电池电极、半导体元件中的石墨烯分离及其分离装置，石墨烯层的形成方法及其形成装置。
背景技术
石墨烯作为呈现出非常特异的物理性质的物质正受到关注。石墨烯的特异的物理性质有高电子迁移率、高热传导率、高强度、高透光性等，具有诸多有魅力的物理性质。人们期待着能将这些特异的物理性质用于电子器件或纳米技术材料。
作为该石墨烯的现有形成方法，有化学气相沉积法(专利文献1)，将通过化学气相沉积制成的石墨烯转印到基板上，用于透明电极、半导体元件。
图10～图13示出使用了专利文献1所记载的现有化学气相沉积法的石墨烯形成方法。
图10示出使用了化学气相沉积法的石墨烯形成方法。在基板1201上形成催化剂层1202。使用650μm厚的硅基板1201等来作为基板1201。也可以在形成催化剂层1202之前，将硅基板1201进行氧化，形成100～300nm厚的硅氧化物层。
通过溅射由镍(Ni)、铁(Fe)、钴(Co)、铂(Pt)、钌(Ru)构成的金属物质中的任意一种物质，能在基板1201上形成催化剂层1202。催化剂层1202的厚度形成为约100～150nm。
接着，在催化剂层1202上形成石墨烯层1203。通过例如将含碳的源气体(source gas)(CH4、C2H2、C2H4、CO等)进行化学气相沉积，来形成石墨烯层1203。石墨烯层1203形成为单层或双层(bi-layer)。石墨烯层1203的厚度形成为约0.3～2nm。而且，在石墨烯层1203上形成保护层1204。
保护层1204用于在后述的过程中对石墨烯层1203进行保护。通过将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、光致抗蚀剂(PR)、ER(electron resist，电子束抗蚀剂)、SiOx、AlOx中的任一种进行旋涂来形成厚度为200nm～10μm的保护层1204。
接着，在保护层1204上进一步形成粘接层1205。将粘接带(adhesivetape)、粘合剂(glue)、环氧树脂、热剥离胶带(thermal release tape)、水溶性胶带(water-soluble tape)中的任一种形成为100～200μm厚来作为粘接层1205。如下面所述，将包含催化剂层1202的石墨烯层1203从基板1201进行物理分离时，粘接层1205用于支承石墨烯层1203。
之后，将基板1201从催化剂层1202剥离，去除催化剂层1202。基板1201由硅形成的情况下，用刀将基板1201的底面进行切割，形成切割线。此外，去除基板1201的边缘部分，在催化剂层1202与基板1201之间形成间隙。
接着，若将上述切割线或上述间隙与亲水性液体相接触，则亲水性液体浸透基板1201的切割线或间隙，使基板1201与催化剂层1202之间的粘接力减弱，易于将基板1201从催化剂层1202剥离。能使用水、酒精、丙酮来作为亲水性液体。
接着，将粘接层1205提升(lifting)，将基板1201从催化剂层1202剥离。作为其它方法，还能利用离子束铣法直接去除基板1201。还能利用化学蚀刻法将基板1201去除。蚀刻剂取决于基板1201的物质，可将KOH、FeCl3、HCl、HF、反应性离子蚀刻蚀刻剂用作蚀刻剂。
接着，作为去除催化剂层1202的方法，对催化剂层1202进行湿法蚀刻。通过将基板1201放进FeCl3、HCl及水的混合物中，能去除催化剂层1202。
作为其它方法，能利用反应性离子蚀刻、离子束铣等将催化剂层1202去除。
接着，将产物进行清洗。在清洗中，使用异酞酸(IPA)、去离子(DI)水。图11示出石墨烯的转印方法，更详细地，图11是图示了将产物排列在转印基板1301上、以使石墨烯与转印基板1301接触的阶段的图。在转印基板1301上涂布接触溶液1302。使用DI水、异丙醇、乙醇、甲醇、矿物油中的任一种来作为接触溶液1302。接着，一边将产物在转印基板1301上滑动、一边将产物在转印基板1301上排列。
转印基板1301的表面相对于接触溶液1302具有疏水性的情况下，还能在石墨烯层1203上涂布接触溶液1302，将转印基板1301排列在石墨烯层1203上。接着，一边将转印基板1301在石墨烯层1203上滑动，一边将转印基板1301与石墨烯层1203重合。
图12示出了转印有石墨烯层1203的转印基板1301。为了将接触溶液1302从转印基板1301去除，能够在约60℃下对转印基板1301进行6小时的加热处理，去除接触溶液1302并进行干燥。
图13示出了转印有石墨烯层1203的转印基板1301。这是依次去除粘接层1205和保护层1204的结果。能通过蚀刻或离子束铣、热处理等方法来去除粘接层1205和保护层1204，省略其详细说明。
接着，为了从石墨烯层1203去除化学残留物，用IPA、DI水等进行清洗。
石墨烯层通过上述方法来形成，而一旦在硅基板1201上形成通过CVD制成的石墨烯层之后、石墨烯层将转移到转印基板1301上，因此，工序复杂。
此处，在本发明的说明中，将以1层存在的石墨称作单层石墨烯，以2层到10层存在的石墨称作多层石墨烯，以11层以上的层存在的石墨称作石墨粒子。仅记作石墨烯时，表示单层石墨烯和多层石墨烯混合的状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011-105590号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，为了如上述现有技术那样通过化学气相沉积来制作石墨烯层，CVD时成为高温，因此存在的问题有：无法在不具备耐热性的基板上直接形成石墨烯层。
本发明用于解决现有问题，其目的在于提供一种石墨烯的分离方法，其不使用基板、温度条件等，就能将石墨烯进行分离。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，本发明的石墨烯分离方法的特征在于，包括以下工序：对含石墨粒子、石墨烯和溶剂的容器施加磁场，利用所述磁场在所述溶剂中将所述石墨粒子和所述石墨烯分离到不同位置的分离工序；以及从所述容器所设置的喷出口取出所述溶剂和所述石墨烯的取出工序。
发明效果
根据本发明的石墨烯分离方法，能容易地获得具有目标层数的石墨。
附图说明
图1是实施方式的石墨粉碎系统的示意图。
图2是实施方式的石墨烯分离方法的层数混合存在的石墨烯的SPM图。
图3是实施方式的石墨烯分离方法的将石墨粉末分散于乙醇后的分散体的示意图。
图4(a)是实施方式的石墨烯分离方法中在周围设置有磁铁的容器中投入分散体的俯视示意图，(b)是(a)的剖视图，(c)是表示(a)时的作用力的关系的图。
图5是表示实施例1的石墨烯分离方法中的将分散体一边进行搅拌一边将分散体涂布在基板上的状态的示意图。
图6是实施例1的石墨烯分离方法中的涂布分散体后、将乙醇进行干燥后的基板的SPM图。
图7是表示实施例2的石墨烯分离方法中的将图5的喷嘴形状进行改变、将分散体一边进行搅拌一边将分散体涂布在基板上的状态的示意图。
图8是实施例2的石墨烯分离方法中的涂布分散体后、将乙醇进行干燥后的基板的SPM图。
图9是表示从图7的注射器中心到喷嘴中心的距离差和获得的石墨烯的厚度的图。
图10是表示使用了专利文献1所记载的现有化学气相沉积法的石墨烯形成方法的图。
图11是表示通过专利文献1所记载的现有制造方法来制造的石墨烯的转印方法的图。
图12是表示通过专利文献1所记载的现有形成方法转印有石墨烯的转印基板的图。
图13是表示通过专利文献1所记载的现有形成方法转印有石墨烯的转印基板的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式)
石墨是碳原子按六边形的龟甲状进行排列、并且具有将它们的层进行层叠的层状结构的物质。作为具有这种结晶性的石墨，一般有：作为矿物质开采出的天然石墨、通过CVD或高温处理有机膜来人工制作的结晶性高的石墨(结晶性石墨)。
<石墨原料>
这次，将高温处理有机膜来获得的结晶性石墨用作原料，粉碎结晶性石墨，并制成石墨烯。在使用本次使用的结晶性石墨以外的天然石墨、从CVD获得的结晶性石墨的情况下，碳原子的结合能相同，因此认为能获得相同结果。另外，结晶性石墨比上述定义的石墨粒子具有更多层数。
图1是实施方式的石墨粉碎系统的示意图。将作为原料的结晶性石墨放入原料供给槽101，利用切碎机102进行粗粉碎，从而制成直径为数mm的结晶性石墨粉末。
之后，将获得的结晶性石墨粉末提供给喷射磨103，在由空气软管105提供的0.58MPa的高压空气下利用粉碎区104中产生的射流，对结晶性石墨进行微细粉碎。
经粉碎的结晶性石墨粉末中，仅微细且较轻的结晶性石墨粉末由于在喷射磨103内产生的气流而飞扬到喷射磨103内的上部，进一步地，在回收槽107中仅将通过以20000RPM高速旋转的分级机106的粉末进行回收。
此外，在空气的排气管108设置有过滤器109，利用过滤器109将排放出的气体中所含的微细的结晶性石墨粉末进行回收。利用粒度分布仪(麦奇克(Microtrac)MT3300EX2、日机装(株式会社)生产)来测定所回收的结晶性石墨粉末的粒径，确认它们是数百μm到数十μm的粒子。
接着，对利用上述方法制成的粉末中是否含有单层石墨烯、多层石墨烯进行验证。
将通过上述方法所获得的粉末分散在乙醇中，涂布在硅晶片200上，之后，将乙醇进行干燥，利用SPM(扫描式显微镜)对硅晶片200进行分析，在图2示出其结果。从分析结果确认了存在：厚度为0.3nm的单层石墨烯201、厚度为10.4nm的多层石墨烯202及厚度为560nm的石墨粒子203。它们各自的面方向的长边尺寸为数μm到十几μm。
可知：通过用喷射磨进行粉碎，从而将石墨的层间进行剥离，能制作单层石墨烯201及多层石墨烯202。然而，若仅利用喷射磨将结晶性石墨进行粉碎，则成为单层石墨烯201、多层石墨烯202和石墨粒子203混合存在的状态。因此，需要将单层石墨烯201和多层石墨烯202从石墨粒子203进行分离。
图3表示将利用图1所示的喷射磨制成的石墨粉末分散在作为溶剂的乙醇302中的分散体303的示意图。
能确认通过喷射磨将上述结晶性石墨粉碎，能获得单层石墨烯201、多层石墨烯202及石墨粒子203，分散体303将包含单层石墨烯201、多层石墨烯202及石墨粒子203的粉末以1mg来计量，将其投入到容量为13.5ml、内径φ为20mm的水槽301后，加入10ml的乙醇302，在100W、28kHz的条件下进行5分钟的超声波分散，制成乙醇分散液。
<分离方法>
接着，对将该分散体303加入到注射器401(容器)、并利用本发明的石墨烯分离装置对石墨烯和乙醇302进行分离的方法进行说明。图4(a)表示在注射器401的周围配置有磁场源时的示意俯视图。图4(b)是图4(a)的a-b剖视图。本发明的石墨烯分离装置包括注射器401、作为磁场源的N极磁铁402和S极磁铁403、以及搅拌棒404(搅拌部)。在内径为50mm、高度为100mm的注射器401上安装有内径为1mm的喷嘴405(喷出口)。
在注射器401的周围，呈纵40mm、横40mm、高100mm的立方体的1特斯拉的N极磁铁402朝着注射器401一侧而设置。此外，将同尺寸、同磁通密度的S极磁铁403朝着注射器401一侧而设置。N极磁铁402和S极磁铁403以注射器401为中心相对地配置。在注射器401的中央设置有搅拌棒404。
N极磁铁402和S极磁铁403的磁通密度最低要在0.05特斯拉以上。若比该值还小，则无法将单层石墨烯201和多层石墨烯202从石墨粒子203分离。若在5特斯拉以上，则过强，单层石墨烯201、多层石墨烯202、石墨粒子203凝聚，无法分离。由此，需要0.05特斯拉以上且小于5特斯拉的磁通密度。优选为0.5特斯拉以上且3特斯拉以下，这样在时间上、精度上都较佳。
单层石墨烯201、多层石墨烯202及石墨203由于它们的层数不同，所产生的抗磁性的磁化率发生变化。由此，能根据石墨烯的层数的不同，使分布的位置不相同。
搅拌棒404上，在直径为1mm的棒的前端具有直径为10mm高度为15mm的三角锥。将该搅拌棒404从注射器401的上部插入90mm并旋转。结果，对分散体303进行搅拌，且对单层石墨烯201、多层石墨烯202、石墨粒子203施加离心力。
同时，磁场从N极磁铁402朝S极磁铁403的方向产生，因此，在注射器401中进行旋转的分散体303中的一层厚的单层石墨烯201的单位重量的抗磁性最强，因此从N极磁铁402和S极磁铁402远离，并集中在中心线上。层数越少，抗磁性越强。
利用图4(c)对该关系进行说明。图4(c)与图4(a)相同，是示意俯视图。示出了离心力601和抗磁性力602的方向。能利用离心力(式1)和抗磁性力(式2)之间的大小关系来进行分离。
离心力＝m×g×r····(式1)
式中，m为石墨烯的质量、g为重力、V为体积、μ0是真空中的导磁率、ΔB/Δz是半径方向的磁场变化、B是磁场、χ为磁化率、r是与水平面上的中心的距离。
关于抗磁性力602，由于单层石墨烯201、多层石墨烯202、石墨粒子203是仅由碳构成的物质，因此密度相同。然而，根据层数磁化率大不相同，单层的磁化率最强。关于离心力，密度相同，因此，离心力由半径r的位置所决定。
结果，若利用搅拌棒404的旋转力(转速)使离心力601适当，则抗磁性力602强的单层石墨烯201集中在中央，在半径方向的中间部分布(分散)有多层石墨烯202，在半径方向的周边分布(分散)有石墨粒子203。
另一方面，利用搅拌棒404的旋转所产生的离心力将整体进行搅拌，多层石墨烯202和石墨粒子203集中在外周，单层石墨烯201被拉到中心。
结果，单层石墨烯201集中在中央。从喷嘴405将抗磁性力强的单层石墨烯201进行涂布。由此，能将石墨烯201进行分离。将喷嘴405的大小设置成单层石墨烯201集中的范围以内即可。
另外，若控制离心力(转速)，则不仅是单层石墨烯201、还可将多层石墨烯202也集中在中心，将它们从石墨粒子203分离，能将混合有单层石墨烯201、多层石墨烯202的物质进行涂布。由此，能将单层石墨烯201、多层石墨烯202进行分离。
但是，离心力不是必要要素。通过磁场来使石墨烯、石墨分布，因此，仅用磁场实现上述方法。通过施加离心力，易于使石墨烯、石墨分布得更均匀。结果，能容易地仅将纯度高的单层石墨烯201进行涂布和形成。不使用离心力的情况下，本发明的石墨烯分离装置不具备搅拌棒亦可。
而且，还可以是利用搅拌棒404进行搅拌并在涂布前施加离心力、在涂布中不施加离心力(不进行搅拌)的方法。
此外，作为石墨烯、石墨，在只有石墨烯的情况下也能实现上述方法。即使包含抗磁性力比石墨烯要弱的其它粒子，也能实现上述方法。
(实施例1)
图5表示利用本发明的石墨烯层形成装置、将上述分散体一边进行搅拌一边将分散体涂布于基板的示意图。本发明的石墨烯层形成装置包括：石墨烯分离装置、将基板501进行保持的保持部、以及使喷嘴405与基板501进行相对移动的移动部。
设搅拌棒404的转速为100rpm，搅拌5分钟后，一边将分散体从喷嘴405涂布流出到基板501上，一边使注射器401以1ml/sec、5mm/sec的速度移动。之后，将乙醇干燥，得到涂布有石墨烯的基板501。
喷出方法通过加压方式进行加压，来涂布溶剂。其中，当喷嘴405的开口较大的情况下，溶剂自然就会喷出，因此，对喷嘴405设置快门，进行开关控制。此外，可在不进行涂布时设置成负压，在进行涂布时加压。
图6示出涂布分散体、将乙醇干燥之后的基板的SPM图像。图6中对比度较暗的位置表示硅晶片表面、对比度较亮的位置表示石墨烯及石墨。
表1表示在图6所示线条位置处进行高低差分析后的结果。
表1
分析位置 高低差(nm)
a 0.3
b 1.7
c 3.1
从利用SPM对获得的石墨烯的厚度进行分析的结果可知：a位置的高低差为0.3nm、是单层石墨烯。此外，还可知：b位置的高低差为1.7nm、是5层的多层石墨烯；c位置的高低差为3.3nm、是9层的多层石墨烯。结果为：通过在磁场中施加离心力，较重的石墨粒子203集中在注射器401的外周部。能将重量较轻且厚度较薄的单层石墨烯201及多层石墨烯202从石墨粒子203进行分离。
另外，也可将单层石墨烯201进行分离，通过另另一装置涂布于基板。
(实施例2)
图7表示将图5中的喷嘴406的形状改变、一边将分散体进行搅拌一边将分散体涂布于基板的示意图。
在从注射器401到喷嘴406的孔进行连结的部分处设置具有反向锥形的突起。突起向上方突出，并设置有从突起朝着上述容器的周边下方的锥形。锥形部分是在从喷嘴406朝着外周部的方向上具有45度的角度且高度为10mm的形状。优选为具有突起，更优选为锥形形状。
在安装有该喷嘴406的注射器401中，将单层石墨烯201、多层石墨烯202及石墨粒子203的分散体303混合到乙醇302中，在100W、28kHz的条件下进行5分钟的超声波分散，得到将凝聚的石墨烯分散后的分散体303。
使用该形状的喷嘴406，设搅拌棒404的转速为100rpm，搅拌5分钟后，一边以1ml/sec来喷出液体、一边以5mm/sec的速度移动注射器401。之后，将乙醇302干燥，得到涂布有单层石墨烯201的基板501。
图8表示涂布分散体303后、将乙醇干燥之后的基板的SPM图像。在该条件下，能确认到散布有数微米的石墨烯。
表2表示在图8所示线条的分析位置处d、e、f进行高度分析后的结果。
表2
分析位置 高低差(nm)
d 0.3
e 0.3
f 0.4
利用SPM对获得的石墨烯的厚度进行分析后的结果为：分析位置e的高低差为0.3nm、分析位置f的高低差也为0.3nm、分析位置g的高低差为0.4nm，从而可知单层石墨烯涂布于基板。
该结果是，实施例1中涂布的分散体303是混合有单层石墨烯201和多层石墨烯202的状态，但能进一步仅将单层石墨烯201分离出来。
在喷嘴406中，通过将与分散体303接触的位置的形状设为在朝外周部一侧具有45度的角度且高度为10mm的形状，能仅将单层石墨烯201分离并涂布。通过设置锥形，能滤去单层石墨烯201以外的错误卷入的物质。
<注射器中心和喷嘴中心>
接着，示出注射器401中的分散体303中的各粒子的分布。在图7的结构中，改变喷嘴406相对于注射器401的位置，涂布分散体303，根据涂布结果调查各粒子。
图9表示图7的结构中从注射器401的中心到喷嘴406的中心的距离、与涂布得到的石墨烯的厚度。图9中，在注射器401的中心与喷嘴406的中心一致的情况下，横轴上为0mm。图9示出改变喷嘴位置后分析涂布物的结果。
纵轴是喷嘴406的位置处的进行涂布后的石墨烯的膜厚。分别测定100个位置，将表示最大比例的厚度作为图中的纵轴。
通过使喷嘴中心从注射器中心偏离，使得通过搅拌产生的离心力与磁场的抗磁性的平衡发生改变。注射器中心与喷嘴中心重合的情况下，在100个位置测定0.3nm的单层石墨烯时，在82个位置获得单层石墨烯，但若使注射器中心与喷嘴中心偏离1mm，则在100个位置测定0.7nm的多层石墨烯时，在77个位置得到多层石墨烯，若使注射器中心与喷嘴中心偏离3mm，则在100个位置测定1.6nm的多层石墨烯时，在72个位置得到多层石墨烯，若使注射器中心与喷嘴中心偏离5mm，在100个位置测定2.4nm的多层石墨烯时，能在68个位置获得多层石墨烯。
根据这些结果，磁场中的石墨烯的层数不同导致离心力与抗磁性的变化，从而能按石墨烯的层数进行分离，并涂布于基板。此外，通过将喷嘴405设置在与各层数所对应的石墨所处的位置，从而能取出各层数的石墨。此外，能将取出的液体进行涂布，形成层。
对于磁通密度和搅拌速度之间的关系而言，若磁通密度减弱，则施加于石墨烯的磁通密度按指数函数减小。因此，石墨烯产生的抗磁力也减小，为了进行分离需要将搅拌速度减弱，延长搅拌时间。
<变形例>
另外，在上述示例中，使用了搅拌棒404所产生的离心力，但离心力不是必要的。也能仅利用磁力将各粒子进行分布和涂布。
若存在离心力，则能更高精度地将粒子进行分离。此外，在涂布前利用搅拌棒404对溶剂进行搅拌以将粒子分散在溶剂中，将溶剂涂布时，则能停止搅拌棒404以进行涂布。
也可以在涂布溶剂前进行搅拌，在涂布中停止搅拌。
<作为整体>
另外，对单层石墨烯201、多层石墨烯202、石墨粒子203的分离和涂布进行了说明，但将石墨烯与石墨的分离时也同样能实施。将单层石墨烯201和多层石墨烯202设为石墨烯，能将它们从石墨分离出来。
此外，也能从包含石墨烯和其它材料的物质中分离出石墨烯。而且，也能利用该分离出的石墨烯来形成石墨烯层。石墨烯即使混在物质中，其抗磁性力也较大，能进行分离。而且，即使在仅存在石墨烯和溶剂的情况下，也能利用上述方法将包含较多石墨烯的溶剂进行涂布，从而形成石墨烯层。
工业上的实用性
本发明的石墨烯层形成方法的特征在于，将单层石墨烯和多层石墨烯进行分级，能简单地在基板上形成具有目标层数的石墨烯，能作为电子器件或纳米技术材料等应用在半导体器件、透明电极的用途。
标号说明
101  原料供给槽
102  切碎机
103  喷射磨
104  粉碎区
105  空气软管
106  分级机
107  回收槽
108  排气管
109  过滤器
200  硅晶片
201  单层石墨烯
202  多层石墨烯
203  石墨粒子
301  水槽
302  乙醇(溶剂)
303  分散体
401  注射器(容器)
402  N极磁铁
403  S极磁铁
404  搅拌棒(搅拌部)
405  喷嘴(喷出口)
406  喷嘴(喷出口)
501  基板
601  离心力
602  抗磁性力
1201 基板
1202 催化剂层
1203 石墨烯层
1204 保护层
1205 粘接层
1301 转印基板
1302 接触溶液
H    抗磁性力
a～g 分析位置
r    半径

Claims (14)

1.一种石墨烯分离方法，其特征在于，包括以下工序：
对含石墨粒子、石墨烯和溶剂的容器施加磁场，利用所述磁场在所述溶剂中将所述石墨粒子和所述石墨烯分离到不同位置的分离工序；以及
从所述容器所设置的喷出口取出所述溶剂和所述石墨烯的取出工序。
2.如权利要求1所述的石墨烯分离方法，其特征在于，将磁场源配置在所述容器周围，在所述容器的下部中央设置所述喷出口。
3.如权利要求1所述的石墨烯分离方法，其特征在于，在所述喷出口的所述容器内部侧的周围配置有向上方突出的突起。
4.如权利要求1所述的石墨烯分离方法，其特征在于，进一步包含对所述溶剂进行搅拌的搅拌工序。
5.如权利要求4所述的石墨烯分离方法，其特征在于，在所述分离工序中，将所述溶剂进行搅拌，通过作用于所述石墨粒子和所述石墨烯的、因所述搅拌产生的离心力和因所述磁场产生的抗磁性力，将所述石墨粒子和所述石墨烯进行分离。
6.如权利要求1所述的石墨烯分离方法，其特征在于，在所述取出工序中，一边将所述溶剂进行搅拌，一边取出所述石墨烯和所述溶剂。
7.如权利要求1所述的石墨烯分离方法，其特征在于，所述石墨粒子和所述石墨烯是将天然石墨、通过化学气相沉积法制成的石墨、通过高温下对有机膜进行热处理而制成的石墨中的任意一种以上的石墨进行粉碎得到的石墨粉末。
8.如权利要求7所述的石墨烯分离方法，其特征在于，在气流中对粉碎的所述石墨粉末进行分馏，获得所述石墨烯和所述石墨粒子。
9.如权利要求1～8中任一项所述的石墨烯分离方法，其特征在于，
所述石墨烯由1层到10层为止的石墨层构成，
所述石墨粒子由11层以上的石墨层构成。
10.一种石墨烯层形成方法，其特征在于，具有将如权利要求1～8中任一项所述的所述取出工序中取出的所述石墨烯涂布于基板的涂布工序。
11.一种石墨烯分离装置，其特征在于，具有：
用于放入石墨烯、石墨粒子和溶剂的容器；以及
位于所述容器的周围的磁场源，
所述容器具有配置在所述容器的下部的喷出口。
12.如权利要求11所述的石墨烯分离装置，其特征在于，还具有搅拌部，该搅拌部在所述容器内部将所述石墨烯、所述石墨粒子和所述溶剂进行扩散。
13.如权利要求11所述的石墨烯分离装置，其特征在于，在所述喷出口的所述容器内部侧的周围设置有向上方突出的突起。
14.一种石墨烯层形成装置，其特征在于，具有：
如权利要求11至13中任一项所述的石墨烯分离装置；
将基板进行保持的保持部；以及
使所述石墨烯分离装置的容器与所述保持部相对移动的移动部。
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