CN106744901B - 一种石墨烯薄膜的转移方法及基板 - Google Patents
一种石墨烯薄膜的转移方法及基板 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例提供一种石墨烯薄膜的转移方法及基板，涉及材料技术领域，可以改善转移过程中石墨烯薄膜出现裂纹的现象，提高石墨烯薄膜在目标基板上的附着性，并实现大尺寸石墨烯薄膜的转移。一种石墨烯薄膜的转移方法，包括：在生长有石墨烯薄膜的第一基底上，形成支撑层；所述支撑层形成在所述石墨烯薄膜远离所述第一基底的一侧；将所述第一基底的形成有所述支撑层的一侧与目标基板通过透明粘结层粘结；去除所述第一基底。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯薄膜的转移方法及基板。
背景技术
由于氧化铟锡(ITO)具有较高的透过率和较低的方阻，而被广泛使用，但是ITO中铟的价格昂贵，且ITO材料本身比较脆，导致利用ITO形成的透明导电膜的耐弯折性较差，因此，寻找一种成本低、耐弯折性较好的透明导电材料具有重要的意义。
石墨烯具有耐弯折性强、成本低、以及优异的光电性能等优点，近年来以石墨烯薄膜作为透明导电材料的研究呈爆发式增长。通常采用化学气相沉积法(Chemical vapordeposition，简称CVD)制备石墨烯，制备过程中，一般选用金属材料作为石墨烯的生长基底，而石墨烯要作为透明导电材料使用，必须转移到目标基板上。目前，石墨烯薄膜的转移主要采用金属基底腐蚀法，其工艺步骤如图1(a)-1(e)所示，首先将支撑层30涂覆在石墨烯薄膜20远离生长基板10的一侧，以支撑石墨烯薄膜20转移，然后利用刻蚀液去除生长基板10，再将涂覆有支撑层30的石墨烯薄膜20转移到目标基板40上，最后利用丙酮将石墨烯薄膜20上的支撑层30去除掉，从而得到附着在目标基板40上的石墨烯薄膜20。目前，一般采用聚甲基丙烯酸乙酯(PMMA)作为支撑层30。
然而，在将涂覆有PMMA的石墨烯薄膜20转移到目标基板40上的过程中，由于PMMA材料比较脆，容易使石墨烯薄膜20破裂，并且在石墨烯薄膜20与目标基板40贴附的过程中，二者之间不可避免地存在空隙，从而使二者之间的附着性大大降低，基于以上原因，难以实现大尺寸石墨烯薄膜20的转移。
发明内容
本发明的实施例提供一种石墨烯薄膜的转移方法及基板，可以改善转移过程中石墨烯薄膜出现裂纹的现象，提高石墨烯薄膜在目标基板上的附着性，并实现大尺寸石墨烯薄膜的转移。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种石墨烯薄膜的转移方法，包括：在生长有石墨烯薄膜的第一基底上，形成支撑层；所述支撑层形成在所述石墨烯薄膜远离所述第一基底的一侧；将所述第一基底的形成有所述支撑层的一侧与目标基板通过透明粘结层粘结；去除所述第一基底。
可选的，将所述第一基底的形成有所述支撑层的一侧与目标基板通过透明粘结层粘结，包括：在目标基板上形成透明粘结层，将所述第一基底的形成有所述支撑层的一侧与所述目标基板上的透明粘结层粘结。
可选的，将所述第一基底的形成有所述支撑层的一侧与目标基板通过透明粘结层粘结，包括：在所述支撑层远离所述第一基底一侧形成透明粘结层，将所述第一基底的形成有所述透明粘结层的一侧与目标基板粘结。
优选的，所述支撑层的材料为4-乙烯基-苯环均聚物。
优选的，所述透明粘结层的材料包括压敏胶、光学透明胶中的至少一种。
优选的，所述目标基板包括第二基底，所述第二基底为柔性基底或刚性基底。
优选的，所述第一基底为金属基底；去除所述第一基底，包括：采用强氧化剂或酸性刻蚀液去除所述第一基底。
另一方面，提供一种基板，包括基底，设置在所述基底上的石墨烯复合结构；所述石墨烯复合结构包括石墨烯层、透明粘结层和支撑层；其中，所述石墨烯复合结构通过所述透明粘结层与所述基底粘结，所述支撑层位于所述透明粘结层和所述石墨烯层之间。
优选的，所述支撑层的材料为4-乙烯基-苯环均聚物。
优选的，所述基底为柔性基底或刚性基底。
本发明实施例提供一种石墨烯薄膜的转移方法，通过先在石墨烯薄膜远离第一基底的一侧形成支撑层，再将第一基底形成有支撑层的一侧与目标基板通过透明粘结层粘结，最后去除第一基底，从而完成石墨烯薄膜的转移。由于在转移过程中，先粘结支撑层与目标基板，再去除第一基底，相对现有技术，可以改善转移过程中石墨烯薄膜出现裂纹的现象，还可以避免空隙影响支撑层和目标基板的附着性，并且通过透明粘结层粘结支撑层与目标基板，可提高支撑层与目标基板的附着性，进而提高石墨烯薄膜在目标基板上的附着性。在上述基础上，可实现大尺寸石墨烯薄膜的转移。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)为现有技术提供的一种石墨烯薄膜转移方法的过程示意图一；
图1(b)为现有技术提供的一种石墨烯薄膜转移方法的过程示意图二；
图1(c)为现有技术提供的一种石墨烯薄膜转移方法的过程示意图三；
图1(d)为现有技术提供的一种石墨烯薄膜转移方法的过程示意图四；
图1(e)为现有技术提供的一种石墨烯薄膜转移方法的过程示意图五；
图2为本发明实施例提供的一种石墨烯薄膜转移方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种石墨烯薄膜转移方法的过程示意图一；
图4为本发明实施例提供的一种石墨烯薄膜转移方法的过程示意图二；
图5为本发明实施例提供的一种石墨烯薄膜转移方法的过程示意图三；
图6为本发明实施例提供的一种透明粘结层的设置位置的示意图一；
图7为本发明实施例提供的一种透明粘结层的设置位置的示意图二；
图8为本发明实施例提供的一种基板的结构示意图。
附图标记：
10-生长基板；20-石墨烯薄膜；30-支撑层；40-目标基板；50-第一基底；60-透明粘结层；100-基底；200-石墨烯复合结构；201-石墨烯层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种石墨烯薄膜的转移方法，如图2所示，包括如下步骤：
S10、如图3所示，在生长有石墨烯薄膜20的第一基底50上，形成支撑层30；支撑层30形成在石墨烯薄膜20远离第一基底50的一侧。
此处，支撑层30为具有支撑石墨烯薄膜20作用的透明绝缘材料，不影响石墨烯薄膜20的透过率。
需要说明的是，不对支撑层30在石墨烯薄膜20上的形成方式进行限定，例如可以通过涂覆的方式，包括旋转涂覆(Spin coating)、狭缝涂覆(Slit coating)等形成。
S20、如图4所示，将第一基底50的形成有支撑层30的一侧与目标基板40通过透明粘结层60粘结。
此处，透明粘结层60为具有粘结性的透明绝缘材料，不影响透过率。
S30、如图5所示，去除第一基底50。
需要说明的是，不对去除第一基底50的方法进行限定，只要能将第一基底50去除，且不会对石墨烯薄膜20、支撑层30、透明粘结层60、以及目标基板40产生影响即可。
本发明实施例提供一种石墨烯薄膜20的转移方法，通过先在石墨烯薄膜20远离第一基底50的一侧形成支撑层30，再将第一基底50形成有支撑层30的一侧与目标基板40通过透明粘结层60粘结，最后去除第一基底50，从而完成石墨烯薄膜20的转移。由于在转移过程中，先粘结支撑层30与目标基板40，再去除第一基底50，相对现有技术，可以改善转移过程中石墨烯薄膜20出现裂纹的现象，还可以避免空隙影响支撑层30和目标基板40的附着性，并且通过透明粘结层60粘结支撑层30与目标基板40，可提高支撑层30与目标基板40的附着性，进而提高石墨烯薄膜20在目标基板40上的附着性。在上述基础上，可实现大尺寸石墨烯薄膜20的转移。
可选的，如图6所示，将第一基底50的形成有支撑层30的一侧与目标基板40通过透明粘结层60粘结，包括：在目标基板40上形成透明粘结层60，将第一基底50的形成有支撑层30的一侧与目标基板40上的透明粘结层60粘结。
需要说明的是，不对透明粘结层60形成方式进行限定，例如可以通过涂覆的方式，包括旋转涂覆、狭缝涂覆等。
本发明实施例中，先将透明粘结层60形成在目标基板40上，再通过透明粘结层60使第一基底50的形成有支撑层30的一侧与目标基板40粘结，从而提高石墨烯薄膜20在目标基板40上的附着性。
可选的，如图7所示，将第一基底50的形成有支撑层30的一侧与目标基板40通过透明粘结层60粘结，包括：在支撑层30远离第一基底50一侧形成透明粘结层60，将第一基底50的形成有透明粘结层60的一侧与目标基板40粘结。
本发明实施例中，先将透明粘结层60形成在支撑层30上，再通过透明粘结层60使第一基底50的形成有支撑层30的一侧与目标基板40粘结，从而提高石墨烯薄膜20在目标基板40上的附着性。
优选的，支撑层30的材料为4-乙烯基-苯环均聚物(PVP)。
本发明实施例中，由于PVP具有很好的柔韧性，因此，将其用作支撑层30，可进一步改善转移过程中石墨烯薄膜20出现裂纹的现象。同时，由于PVP的π电子体系与石墨烯薄膜20的π电子体系可形成π-π堆垛效应，即PVP与石墨烯薄膜20间的范德华力较大，使得PVP与石墨烯薄膜20具有良好的附着性，进而在一定程度上提高石墨烯薄膜20在目标基板40上的附着性。
优选的，透明粘结层60的材料包括压敏胶(pressure sensitive adhesive简称PSA)、光学透明胶(Optical Clear Resin，简称OCR)中的至少一种。
本发明实施例通过将PSA和OCR中的至少一种作为透明粘结层60，在提高石墨烯薄膜20在目标基板40上的附着性的基础上，不影响石墨烯薄膜20的透过率，且化学惰性较强。
优选的，目标基板40包括第二基底，第二基底为柔性基底或刚性基底。
其中，当第二基底为柔性基底时，其材料可以是聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，简称PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，简称PEN)、以及聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)等中的一种。
当第二基底为刚性基底时，其可以是玻璃、PI与玻璃的组合、PET与玻璃的组合、以及硅(Si)和二氧化硅(SiO2)的组合等中的一种。其中，PI与玻璃的组合是在玻璃上平铺一层PI，PET与玻璃的组合是在玻璃上平铺一层PET，硅和二氧化硅的组合是在硅上平铺一层二氧化硅。
本发明实施例中，当石墨烯薄膜20用作透明导电材料时，既可应用于柔性显示装置，也可应用于其他非柔性显示装置。
优选的，第一基底50为金属基底；去除第一基底50，包括：采用强氧化剂或酸性刻蚀液去除第一基底50。
其中，金属基底的材料可以为铜(Cu)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、以及钴(Co)等金属中的一种。
在此基础上，当第一基底50为铜时，刻蚀液可以是强氧化剂，强氧化剂与铜发生氧化还原反应，将第一基底50去除掉，刻蚀液也可以是酸性溶液，通过化学腐蚀，将第一基底50去除掉。
具体的，强氧化剂可以是氯化铁(FeCl3)溶液、硝酸铁(FeNO3)溶液等溶液中的一种。酸性溶液可以是有机酸，也可以是无机酸，其中，无机酸可以是硝酸铁(Fe(NO3)3)、过硫酸铵((NH4)2S2O8)、硝酸(HNO3)等溶液中的一种。
示例的，当强氧化剂为氯化铁时，氯化铁与铜反应生成氯化亚铁(FeCl2)和氯化铜(CuCl2)，反应方程式为：Cu+2FeCl3＝CuCl2+2FeCl2。
当第一基底50为镍、铂、钼、以及钴中的一种时，刻蚀液是酸性溶液，通过化学腐蚀，将第一基底50去除掉。
其中，酸性刻蚀液可以是有机酸，也可以是无机酸，其中，无机酸可以是硝酸铁、过硫酸铵、硝酸等溶液中的一种。
本发明实施例通过使用强氧化剂或酸性刻蚀液，在去除第一基底50的基础上，不会对石墨烯薄膜20、支撑层30、透明粘结层60、以及目标基板40产生影响。
本发明实施例还提供一种基板，如图8所示，包括基底100，设置在基底100上的石墨烯复合结构200；石墨烯复合结构200包括石墨烯层201、透明粘结层60和支撑层30；其中，石墨烯复合结构200通过透明粘结层60与基底100粘结，支撑层30位于透明粘结层60和石墨烯层201之间。
本发明实施例提供一种基板，包括基底100，设置在基底100上的石墨烯复合结构200，石墨烯复合结构200包括石墨烯层201、透明粘结层60和支撑层30。通过先在石墨烯层201远离第一基底50的一侧形成支撑层30，再将第一基底50形成有支撑层30的一侧与基底100通过透明粘结层60粘结，最后去除第一基底50，从而形成基板。由于在形成基板的过程中，先粘结支撑层30与基底100，再去除第一基底50，相对现有技术，可以改善转移过程中石墨烯层201出现裂纹的现象，还可以避免空隙影响支撑层30和基底100的附着性，并且通过透明粘结层60粘结支撑层30与基底100，可提高支撑层30与基底100的附着性，进而提高石墨烯层201在基底100上的附着性。在上述基础上，可实现大尺寸石墨烯薄膜20的转移。
优选的，支撑层30的材料为4-乙烯基-苯环均聚物。
本发明实施例中，由于PVP具有很好的柔韧性，因此，将其用作支撑层30，可进一步改善转移过程中石墨烯薄膜20出现裂纹的现象。同时，由于PVP的π电子体系与石墨烯薄膜20的π电子体系可形成π-π堆垛效应，即PVP与石墨烯薄膜20间的范德华力较大，使得PVP与石墨烯薄膜20具有良好的附着性，进而在一定程度上提高石墨烯薄膜20在目标基板40上的附着性。
优选的，基底100为柔性基底或刚性基底。
其中，当基底100为柔性基底时，其材料可以是PI、PET、PEN、以及PVC等中的一种。
当基底100为刚性基底时，其可以是玻璃、PI与玻璃的组合、PET与玻璃的组合、以及硅和二氧化硅的组合等中的一种。其中，PI与玻璃的组合是在玻璃上平铺一层PI，PET与玻璃的组合是在玻璃上平铺一层PET，硅和二氧化硅的组合是在硅上平铺一层二氧化硅。
本发明实施例中，当石墨烯层201用作透明导电层时，既可应用于柔性显示装置，也可应用于其他非柔性显示装置。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，包括：
在生长有石墨烯薄膜的第一基底上，形成支撑层；所述支撑层形成在所述石墨烯薄膜远离所述第一基底的一侧；
将所述第一基底的形成有所述支撑层的一侧与目标基板通过透明粘结层粘结；
去除所述第一基底。
2.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，将所述第一基底的形成有所述支撑层的一侧与目标基板通过透明粘结层粘结，包括：
在目标基板上形成透明粘结层，将所述第一基底的形成有所述支撑层的一侧与所述目标基板上的透明粘结层粘结。
3.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，将所述第一基底的形成有所述支撑层的一侧与目标基板通过透明粘结层粘结，包括：
在所述支撑层远离所述第一基底一侧形成透明粘结层，将所述第一基底的形成有所述透明粘结层的一侧与目标基板粘结。
4.根据权利要求1-3任一项所述的转移方法，其特征在于，所述支撑层的材料为4-乙烯基-苯环均聚物。
5.根据权利要求1-3任一项所述的转移方法，其特征在于，所述透明粘结层的材料包括压敏胶、光学透明胶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，所述目标基板包括第二基底，所述第二基底为柔性基底或刚性基底。
7.根据权利要求1-3任一项所述的转移方法，其特征在于，所述第一基底为金属基底；
去除所述第一基底，包括：采用强氧化剂或酸性刻蚀液去除所述第一基底。
8.一种基板，其特征在于，包括基底，设置在所述基底上的石墨烯复合结构；
所述石墨烯复合结构包括石墨烯层、透明粘结层和支撑层；其中，所述石墨烯复合结构通过所述透明粘结层与所述基底粘结，所述支撑层位于所述透明粘结层和所述石墨烯层之间。
9.根据权利要求8所述的基板，其特征在于，所述支撑层的材料为4-乙烯基-苯环均聚物。
10.根据权利要求8所述的基板，其特征在于，所述基底为柔性基底或刚性基底。
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