CN106495138B - 一种切割石墨烯薄膜的方法 - Google Patents

一种切割石墨烯薄膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106495138B
CN106495138B CN201610902677.3A CN201610902677A CN106495138B CN 106495138 B CN106495138 B CN 106495138B CN 201610902677 A CN201610902677 A CN 201610902677A CN 106495138 B CN106495138 B CN 106495138B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
copper
oxide layer
graphite alkene
silver paste
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610902677.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106495138A (zh
Inventor
金圣忠
赵士超
翁嘉新
吕燕飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Zhongshang Carbon Institute Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN201610902677.3A priority Critical patent/CN106495138B/zh
Publication of CN106495138A publication Critical patent/CN106495138A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106495138B publication Critical patent/CN106495138B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种切割石墨烯薄膜的方法。目前石墨烯刻蚀方法在石墨烯刻蚀过程中往往会因刻蚀参数的控制不当降低石墨烯的晶体质量，比如会在石墨烯中引入大量缺陷等缺点，另外刻蚀方法复杂对刻蚀设备要求高。寻找新型简便的石墨烯刻蚀方法来减少刻蚀过程中产生的缺陷和提高刻蚀的可控性具有重要的意义。本专利将铜基石墨烯预先氧化，在石墨烯与基底铜两者之间形成铜的氧化物中间层，再利用稀盐酸溶解去除氧化铜中间层，实现对铜基底上生长的石墨烯的可控性刻蚀。专利中通过用盐酸去除铜的氧化层再借助机械外力去除石墨烯，减少了刻蚀过程中缺陷的引入和金属颗粒等杂质，提高了刻蚀的可控性，方法简单和操作方便。

Description

一种切割石墨烯薄膜的方法
技术领域
本发明属于材料刻蚀加工技术领域，具体涉及一种将化学气相沉积法生长的大面积石墨烯连续原子层薄膜切割分成一定图案的方法。
背景技术
石墨烯由于其优秀的电学和光学特性，将被广泛应用于电子器件和光电子器件中。然而，在制备石墨烯电极、基于石墨烯的器件时，需要对石墨烯进行刻蚀或其它方法切割加工，获得一定形状的石墨烯薄层。目前对石墨烯刻蚀分割的方法主要有氧等离子体刻蚀法、氢气还原刻蚀法、光电化学刻蚀法和氢等离子体干法刻蚀等等。上述刻蚀方法在石墨烯刻蚀过程中往往会因刻蚀参数的控制不当降低石墨烯的晶体质量，比如会在石墨烯中引入大量缺陷等缺点，另外刻蚀方法复杂对刻蚀设备要求高，不适合实验室中快速、便捷、高效的刻蚀石墨烯。寻找新型简便的石墨烯刻蚀方法来减少刻蚀过程中产生的缺陷和提高刻蚀的可控性具有重要的意义。本专利将铜基石墨烯预先氧化，在石墨烯与基底铜两者之间形成铜的氧化物中间层，再利用稀盐酸溶解去除氧化铜中间层，实现对铜基底上生长的石墨烯的可控性刻蚀，方法简单、快捷且不会破坏石墨烯的晶体质量引入杂质缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对现有石墨烯刻蚀技术的不足，提出了一种利用酸液溶解去除铜的氧化层实现切割石墨烯连续薄膜的方法。
本发明方法是将通过化学气相沉积法在铜基底表面生长的石墨烯放入氧化气氛中缓慢氧化，氧化过程中控制氧化条件仅氧化铜而不氧化石墨烯，在石墨烯和铜基底两者间生长纳米级厚度的连续的铜的氧化层，利用稀盐酸对氧化铜的腐蚀性对氧化铜进行刻蚀，随着氧化铜的去除其表面的石墨烯受到机械外力的破坏进而实现对石墨烯的切割分离。
本发明一种切割石墨烯薄膜的方法的具体步骤是：
步骤(1)、铜基底的氧化
取化学气相沉积法制备得到的铜基石墨烯(石墨烯/铜)，放入管式炉中，空气中每分钟升温6℃加热管式炉，温度加热至180℃～220℃并保温24～48小时，之后自然降温至室温后取出。经过氧化，铜基石墨烯在铜与石墨烯两者之间生长有一层致密连续的铜的氧化层，形成石墨烯/铜氧化层/铜三明治结构。
所述的铜基石墨烯是通过化学气相沉积法在铜基底表面生长石墨烯所得。
步骤(2)、石墨烯保护涂层的制备
取少量导电银浆均匀涂覆在三明治结构中石墨烯的表面；然后将干燥后的铜箔附着在银浆表面，确保导电银浆和铜箔结合良好。
该步骤利用导电银浆对其下面的石墨烯起到物理保护的作用。
本发明可以通过控制导电银浆在石墨烯表面的图案，使得最终切割后石墨烯形成与导电银浆的图案一致。
步骤(3)、铜氧化层和石墨烯的去除
用纤维素纤维做成的面料蘸取质量分数为0.1～0.5％的稀盐酸，涂覆在石墨烯/铜氧化层/铜的表面，然后用纤维素纤维面料摩擦石墨烯/铜氧化层/铜的表面，铜的氧化物层被盐酸溶解去除，随着铜氧化层的溶解去除在摩擦力的作用下附着在其上面的石墨烯也被去除。
步骤(4)、石墨烯保护层的去除
将步骤(3)的产物放入丙酮中浸泡3～5小时去除导电银浆，获得切割后的石墨烯。
本发明的有益效果：本发明方法通过用盐酸去除铜的氧化层再借助机械外力去除石墨烯，与通常的石墨烯的等离子体刻蚀法相比，减少了刻蚀过程中引入的缺陷和金属颗粒等杂质，提高了刻蚀的可控性，方法简单和操作方便。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步分析。
实施例1：
步骤(1)、铜基底的氧化
取化学气相沉积法制备的铜基石墨烯(石墨烯/铜)，放入管式炉中，空气中每分钟升温6℃加热管式炉，温度加热至180℃并保温48小时，之后自然降温至室温后取出。经过氧化，铜基石墨烯在铜与石墨烯两者之间生长有一层致密连续的铜的氧化层，形成石墨烯/铜氧化层/铜三明治结构。
步骤(2)、石墨烯保护涂层的制备
取少量导电银浆均匀涂覆在三明治结构中石墨烯的表面。将铜箔放在室温下干燥5分钟，确保导电银浆和铜箔结合良好。干燥后的导电银浆对其下面的石墨烯起到物理保护的作用，导电银浆形成的图案与石墨烯最终切割后形成的图案一致。
步骤(3)、铜氧化层和石墨烯的去除
用纤维素纤维做成的面料蘸取质量分数为0.1％的稀盐酸，涂覆在石墨烯/铜氧化层/铜的表面，然后用纤维素纤维面料摩擦石墨烯/铜氧化层/铜的表面，铜的氧化物层被盐酸溶解去除，随着铜氧化层的溶解去除在摩擦力的作用下附着在其上面的石墨烯也被去除。
步骤(4)、石墨烯保护层的去除
将步骤(3)的产物放入丙酮中浸泡3小时去除导电银浆。获得切割后的石墨烯。
实施例2：
步骤(1)、铜基底的氧化
取化学气相沉积法制备的铜基石墨烯(石墨烯/铜)，放入管式炉中，空气中每分钟升温6℃加热管式炉，温度加热至220℃并保温24小时，之后自然降温至室温后取出。经过氧化，铜基石墨烯在铜与石墨烯两者之间生长有一层致密连续的铜的氧化层，形成石墨烯/铜氧化层/铜三明治结构。
步骤(2)、石墨烯保护涂层的制备
取少量导电银浆均匀涂覆在三明治结构中石墨烯的表面。将铜箔放在室温下干燥10分钟，确保导电银浆和铜箔结合良好。干燥后的导电银浆对其下面的石墨烯起到物理保护的作用，导电银浆形成的图案与石墨烯最终切割后形成的图案一致。
步骤(3)、铜氧化层和石墨烯的去除
用纤维素纤维做成的面料蘸取质量分数为0.3％的稀盐酸，涂覆在石墨烯/铜氧化层/铜的表面，然后用纤维素纤维面料摩擦石墨烯/铜氧化层/铜的表面，铜的氧化物层被盐酸溶解去除，随着铜氧化层的溶解去除在摩擦力的作用下附着在其上面的石墨烯也被去除。
步骤(4)、石墨烯保护层的去除
将步骤(3)的产物放入丙酮中浸泡4小时去除导电银浆。获得切割后的石墨烯。
实施例3：
步骤(1)、铜基底的氧化
取化学气相沉积法制备的铜基石墨烯(石墨烯/铜)，放入管式炉中，空气中每分钟升温6℃加热管式炉，温度加热至200℃并保温36小时，之后自然降温至室温后取出。经过氧化，铜基石墨烯在铜与石墨烯两者之间生长有一层致密连续的铜的氧化层，形成石墨烯/铜氧化层/铜三明治结构。
步骤(2)、石墨烯保护涂层的制备
取少量导电银浆均匀涂覆在三明治结构中石墨烯的表面。将铜箔放在室温下干燥8分钟，确保导电银浆和铜箔结合良好。干燥后的导电银浆对其下面的石墨烯起到物理保护的作用，导电银浆形成的图案与石墨烯最终切割后形成的图案一致。
步骤(3)、铜氧化层和石墨烯的去除
用纤维素纤维做成的面料蘸取质量分数为0.5％的稀盐酸，涂覆在石墨烯/铜氧化层/铜的表面，然后用纤维素纤维面料摩擦石墨烯/铜氧化层/铜的表面，铜的氧化物层被盐酸溶解去除，随着铜氧化层的溶解去除在摩擦力的作用下附着在其上面的石墨烯也被去除。
步骤(4)、石墨烯保护层的去除
将步骤(3)的产物放入丙酮中浸泡5小时去除导电银浆。获得切割后的石墨烯。

Claims (4)

1.一种切割石墨烯薄膜的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤(1)、铜基底的氧化
将化学气相沉积法制备得到的铜基石墨烯放入管式炉中，空气气氛下温度加热至180℃～220℃并保温24～48小时后，自然降温至常温；经过氧化，铜基石墨烯在铜与石墨烯两者之间生长有一层纳米级厚度的致密连续的铜氧化层，构成石墨烯/铜氧化层/铜三明治结构；
步骤(2)、石墨烯保护涂层的制备
将导电银浆均匀涂覆在上述三明治结构中石墨烯的表面，然后将干燥后的铜箔附着在银浆表面，确保导电银浆和铜箔结合良好；
步骤(3)、铜氧化层和石墨烯的去除
将稀盐酸涂覆在步骤(2)处理后的石墨烯/铜氧化层/铜结构的表面，然后对石墨烯/铜氧化层/铜的表面进行外部机械摩擦，铜氧化层被盐酸溶解去除，同时随着铜氧化层的溶解去除，在摩擦力的作用下附着在其上面的石墨烯也被去除；
步骤(4)、石墨烯保护层的去除
将步骤(3)的产物置于丙酮中浸泡3～5小时，去除导电银浆，获得切割后的石墨烯。
2.如权利要求1所述的一种切割石墨烯薄膜的方法，其特征在于：导电银浆在石墨烯表面的图案与最终切割后石墨烯的图案一致。
3.如权利要求1所述的一种切割石墨烯薄膜的方法，其特征在于：稀盐酸的质量分数为0.1～0.5％。
4.如权利要求1所述的一种切割石墨烯薄膜的方法，其特征在于：步骤(1)将管式炉以每分钟升温6℃的速率升温至180℃～220℃。
CN201610902677.3A 2016-10-17 2016-10-17 一种切割石墨烯薄膜的方法 Active CN106495138B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610902677.3A CN106495138B (zh) 2016-10-17 2016-10-17 一种切割石墨烯薄膜的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610902677.3A CN106495138B (zh) 2016-10-17 2016-10-17 一种切割石墨烯薄膜的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106495138A CN106495138A (zh) 2017-03-15
CN106495138B true CN106495138B (zh) 2018-11-30

Family

ID=58293670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610902677.3A Active CN106495138B (zh) 2016-10-17 2016-10-17 一种切割石墨烯薄膜的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106495138B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107658414A (zh) * 2017-09-19 2018-02-02 上海增华电子科技有限公司 一种半导体蚀刻技术生产石墨烯电芯极耳及其制作方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8858778B2 (en) * 2012-01-19 2014-10-14 Michael James Darling Method for DNA defined etching of a graphene nanostructure
TWI485106B (zh) * 2012-10-16 2015-05-21 Ritedia Corp 石墨烯薄片製備方法及其所製備之石墨烯薄片
CN104451592B (zh) * 2014-12-15 2017-02-22 中国科学院微电子研究所 一种将石墨烯从金属表面向目标衬底表面无损转移的方法
CN105819429A (zh) * 2016-03-10 2016-08-03 北京大学 一种无褶皱石墨烯的制备方法
CN105819431B (zh) * 2016-03-18 2017-12-22 无锡格菲电子薄膜科技有限公司 一种石墨烯薄膜的转移方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106495138A (zh) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104150476B (zh) 化学气相沉积法制备石墨烯的无损伤转移方法
Sun et al. High quality graphene films with a clean surface prepared by an UV/ozone assisted transfer process
Zhao et al. Enhanced field emission from ZnO nanorods via thermal annealing in oxygen
JP2011105569A (ja) グラフェン薄膜の製膜方法
CN107539976B (zh) 一种二氧化碳制备超洁净石墨烯的方法
CN105802589A (zh) 一种高强度导热膜及其制备方法
Chang et al. Enhanced electron field emission properties from hybrid nanostructures of graphene/Si tip array
CN106495138B (zh) 一种切割石墨烯薄膜的方法
CN106395768B (zh) 一种超薄氮化硼纳米片的合成方法
KR101504956B1 (ko) 그래핀을 이용한 액정 디스플레이 배향막의 형성 방법
CN108220915B (zh) 一种面向图形化金刚石薄膜制备的微增减材复合制造方法
US4416725A (en) Copper texturing process
CN105967139A (zh) 在硅基体上刻蚀孔洞的方法、含孔洞硅基体和半导体器件
TWI520901B (zh) 石墨烯層轉印之方法
RU2389109C2 (ru) Способ подготовки поверхности бинарных и многокомпонентных материалов
CN105331943A (zh) 基于共溅射后腐蚀修饰获得拉曼增强基底的制备方法
KR101152737B1 (ko) 라이오셀 복합체, 이의 제조방법 및 이의 용도
TWI663291B (zh) 用於銀奈米線的蝕刻劑組合物
CN109796009A (zh) 一种图形化石墨烯的制备方法
CN113461442B (zh) 一种提高热障涂层抗cmas的方法和一种抗cmas的工件
Wang et al. Synthesis of ZnO films with a special texture and enhanced field emission properties
CN107761071A (zh) 无缺陷峰石墨烯薄膜的制备方法
CN108588657B (zh) 一种利用高射频功率溅射制备ito纳米线及其气体传感器的方法
KR20200076643A (ko) 텅스텐이 도핑된 산화 그래핀 필름 및 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전자 방출기
CN107117601B (zh) 一种利用电子束连续轰击制备石墨烯的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200819

Address after: Room 504, building 9, No. 20, kekeyuan Road, Baiyang street, Qiantang New District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Patentee after: Zhejiang Qibo Intellectual Property Operation Co.,Ltd.

Address before: Hangzhou City, Zhejiang province 310018 Xiasha Higher Education Park No. 2 street

Patentee before: HANGZHOU DIANZI University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210104

Address after: 221600 Peixian Economic Development Zone, Xuzhou City, Jiangsu Province, North of Peihe Highway and East of Hanrun Road (Science and Technology Pioneer Park)

Patentee after: JIANGSU ZHONGSHANG CARBON INSTITUTE Co.,Ltd.

Address before: 310018 room 504, building 9, 20 kejiyuan Road, Baiyang street, Qiantang New District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Patentee before: Zhejiang Qibo Intellectual Property Operation Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right