CN112850696B - 一种石墨烯薄膜的转移方法、石墨烯薄膜及石墨烯复合结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石墨烯薄膜的转移方法、石墨烯薄膜及石墨烯复合结构，该转移方法包括：提供第一石墨烯复合结构，所述第一石墨烯复合结构包括依次设置的基底层、石墨烯层、缓冲层和聚合物层；去除所述第一石墨烯复合结构的基底层，得到第二石墨烯复合结构；将所述第二石墨烯复合结构转移至目标基底；以及去除所述缓冲层和所述聚合物层；其中，所述缓冲层包含冰片，所述聚合物层用于为脱离所述基底的所述石墨烯层提供支撑。本发明一实施方式的方法，相较于现有技术，可提高转移后石墨烯薄膜的完整度、洁净度。

Description

一种石墨烯薄膜的转移方法、石墨烯薄膜及石墨烯复合结构

技术领域

本发明涉及石墨烯薄膜的转移，具体为一种能够无损、洁净地转移石墨烯薄膜的方法。

背景技术

石墨烯是一种单原子层厚度的二维材料，具有非常优异的力学、电学、光学和热学性质，受到了工业界和学术界广泛的关注，在电子器件、柔性透明导电薄膜、离子分离膜以及透射电子显微镜成像等领域展现出其潜在的实用价值。

在现有的石墨烯制备方法中，化学气相沉积法(CVD)能够在铜箔、铜晶圆等金属基底上批量制备出高质量的石墨烯薄膜。但是生长在金属基底上的石墨烯薄膜往往并不能直接应用，需要将其转移到特定的基底上，如SiO₂/Si、蓝宝石等。目前，最常用的的石墨烯转移方法是基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的刻蚀基底转移法，但是这种方法得到的石墨烯表面残留较多的高分子污染物，严重影响石墨烯的电学、热学等性质，极大降低了石墨烯的品质。因此，发展一种无损、洁净、大面积的石墨烯晶圆转移方法，对石墨烯在多个领域的应用极其重要。

发明内容

本发明的一个主要目的在提供一种石墨烯薄膜的转移方法，包括：

提供第一石墨烯复合结构，所述第一石墨烯复合结构包括依次设置的基底层、石墨烯层、缓冲层和聚合物层；

去除所述第一石墨烯复合结构的基底层，得到第二石墨烯复合结构；

将所述第二石墨烯复合结构转移至目标基底；以及

去除所述缓冲层和所述聚合物层；

其中，所述缓冲层包含冰片，所述聚合物层用于为脱离所述基底的所述石墨烯层提供支撑。

本发明一实施方式还提供了一种石墨烯薄膜，由上述的石墨烯薄膜的转移方法制得。

本发明一实施方式进一步提供了一种石墨烯复合结构，包括：

石墨烯层；

缓冲层，设置于所述石墨烯层上；以及

聚合物层，设置于所述缓冲层上，用于为所述石墨烯层提供支撑；

其中，所述缓冲层包含冰片。

本发明一实施方式的方法，相较于现有技术，可提高转移后石墨烯薄膜的完整度、洁净度。

附图说明

图1为本发明一实施方式的石墨烯薄膜的转移方法的工艺流程图；

图2a为实施例1中转移到含有300nm厚度的SiO₂的硅片上的石墨烯晶圆的实物图；

图2b为实施例1所得的石墨烯晶圆的光学显微镜图；

图2c～2g为实施例1所得石墨烯晶圆不同位置的5倍光学显微镜图；

图3a、3b为实施例1所得的石墨烯晶圆的AFM图；

图3c为实施例1所得的石墨烯晶圆的SEM图；

图3d、3e为对比例1所得的石墨烯晶圆的AFM图；

图3f为对比例1所得的石墨烯晶圆的SEM图；

图3g为实施例1和对比例1所得石墨烯晶圆的AFM图像下的颗粒尺寸及数目统计图；

图4a为实施例1所得的石墨烯晶圆的面电阻分布图；

图4b为实施例1所得的石墨烯晶圆的面扫描图；

图4c为对比例1所得的石墨烯晶圆的面电阻分布图；

图4d为对比例1所得的石墨烯晶圆的面扫描图；

图5a为对比例2的转移到透射电镜载网上的石墨烯的球差校正的透射电子显微镜图；

图5b为实施例2的转移到透射电镜载网上的石墨烯的球差校正的透射电子显微镜图；

图6a为实施例3中转移到含有300nm厚度的SiO₂的硅片上的石墨烯晶圆的实物图；

图6b为实施例3所得的石墨烯晶圆的光学显微镜图；

图6c为实施例3所得的石墨烯晶圆的AFM图；

图7a为实施例3所得的石墨烯晶圆的面电阻分布图；

图7b为实施例3所得的石墨烯晶圆的面扫描图；

图7c为实施例3所得石墨烯晶圆的拉曼单点谱图；

图7d为实施例3所得石墨烯晶圆50μm×50μm范围内的I_D/I_G mapping图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明一实施方式提供了一种石墨烯薄膜的转移方法，包括：

提供第一石墨烯复合结构，第一石墨烯复合结构包括依次设置的基底层、石墨烯层、缓冲层和聚合物层(基底层/石墨烯层/缓冲层/聚合物层)；

去除第一石墨烯复合结构的基底层，得到第二石墨烯复合结构(石墨烯层/缓冲层/聚合物层)；

将第二石墨烯复合结构转移至目标基底；以及

去除缓冲层和聚合物层；

其中，缓冲层包含冰片。

于一实施方式中，聚合物层用于支撑石墨烯以防止石墨烯薄膜在转移过程中发生卷曲和破损，聚合物层可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和/或聚碳酸丙烯酯。

于一实施方式中，冰片可以包括合成冰片和/或天然冰片。

于一实施方式中，缓冲层中冰片的质量含量为95％以上，进一步为97％以上，更进一步为99％以上。

于一实施方式中，缓冲层为小分子缓冲层，即该层由小分子组成，不含聚合物。

本发明一实施方式的方法，利用缓冲层(特别是小分子缓冲层)进行辅助，能够实现石墨烯薄膜的无损、洁净、大面积(例如四英寸晶圆)转移，得到完整度高、表面洁净度高的石墨烯薄膜。

具体而言，通过缓冲层的引入，构筑了“石墨烯/小分子(冰片)/聚合物”的分层结构，其中小分子与石墨烯的相互作用力弱且容易除去，缓冲层的引入避免了聚合物对石墨烯的直接污染。同时，最外层的聚合物层用于支撑石墨烯，以防止石墨烯薄膜在转移过程中发生卷曲和破损，有助于实现石墨烯大面积(例如四英寸)的无损转移。

本发明一实施方式的方法，与常用的高分子辅助转移法具有良好的兼容性，能够实现四英寸级别的石墨烯晶圆的无损、洁净转移，有望促进石墨烯在半导体等领域的应用。

于一实施方式中，第一石墨烯复合结构的制备工艺包括：

通过化学气相沉积法在基底上形成石墨烯薄膜，制得基底层/石墨烯层结构；

在石墨烯层上设置缓冲层；以及

在缓冲层上设置聚合物层。

于一实施方式中，可通过旋涂法或升华法将包含冰片的小分子有机化合物均匀地设置于石墨烯层上；小分子有机化合物可以是仅包含冰片，也可以是包含冰片和有机溶剂。

本发明一实施方式的升华法包括：将基底层/石墨烯层结构设置于冰片的上方，石墨烯层面对冰片，对冰片进行加热处理，冰片受热升华为气体，并冷凝于石墨烯层的表面，形成缓冲层。

于一实施方式中，升华法中进行加热处理的温度为50～300℃，进一步可以为100～300℃，再进一步可以为150～250℃；例如升华法的加热处理温度可以为120℃、150℃、180℃、200℃、220℃、250℃、280℃等；加热处理的时间为1～30min，进一步可以为5～15min，例如5min、10min、15min、20min、25min等。

于一实施方式中，旋涂法设置小分子有机化合物的工艺包括：将冰片溶于有机溶剂中形成冰片溶液，再将冰片溶液通过旋涂法(例如匀胶机旋涂)铺设或覆盖于石墨烯层上；其中，该有机溶剂可以包括乙酸乙酯和/或乳酸乙酯，优选为乳酸乙酯；冰片溶液的质量浓度可以为1～50wt％，优选为10～30wt％，例如10wt％、20wt％、30wt％等；旋涂的转速可以为500～8000rpm，进一步可以为1000～3000rpm，例如1000rpm、1500rpm、2000rpm、2500rpm、4000rpm、5000rpm、6000rpm等；根据成膜情况可以进行1～3次包含冰片的小分子有机化合物的旋涂，每次旋涂时间可以为30s～5min，例如1min、2min、3min、4min等。

于一实施方式中，通过旋涂法将聚合物溶液均匀地设置于小分子有机化合物上，烘烤固化，制得第一石墨烯复合结构。

于一实施方式中，旋涂聚合物溶液(例如匀胶机旋涂)的转速为500～8000rpm，进一步可以为1000～3000rpm，例如1000rpm、1500rpm、2000rpm、2500rpm、4000rpm、5000rpm、6000rpm等；旋涂的时间可以为30s～5min，例如1min、2min、3min、4min等；聚合物溶液可以为PMMA溶液。

于一实施方式中，旋涂聚合物溶液完成后，烘烤的温度可以为100～200℃，例如130℃、150℃、180℃等；烘烤时间可以为1～5min，例如2min、3min。

于一实施方式中，石墨烯层可以为1～10层的石墨烯薄膜，进一步可以为通过化学气相沉积法在基底上生长得到的石墨烯薄膜。

于一实施方式中，基底层可以是石墨烯的生长基底，包括金属层，石墨烯层设置于金属层上。

于一实施方式中，基底层可以是蓝宝石/金属薄膜，也可以是金属箔材。

于一实施方式中，蓝宝石/金属薄膜包括蓝宝石/铜、蓝宝石/铜镍合金或蓝宝石/铜硅合金；蓝宝石/金属薄膜中的金属薄膜可通过在蓝宝石基底上溅射得到，金属薄膜的厚度可以为100～1000nm，例如200nm、500nm、800nm等。

于一实施方式中，金属箔材包括铜、镍、铜镍合金或铂。

于一实施方式中，可通过刻蚀工艺(例如湿法刻蚀工艺)去除基底层，以将基底层与石墨烯层分离，得到第二石墨烯复合结构“石墨烯层/缓冲层/聚合物层”。

于一实施方式中，蚀刻工艺采用的刻蚀液可以为氯化铁溶液、过硫酸钠溶液、过硫酸铵溶液、过硫酸钾溶液中的一种或多种；刻蚀液的浓度可以为0.1～5mol/L，例如0.5mol/L、1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L等；刻蚀液的温度可以为20～50℃，例如25℃、30℃、40℃等。

于一实施方式中，蚀刻工艺完成后，使用水(例如去离子水)洗涤石墨烯层的表面。

于一实施方式中，洗涤方式可以为使用蠕动泵将刻蚀液缓慢置换为去离子水，以充分洗涤石墨烯层的表面并提高转移的自动化程度；洗涤次数可以为1～5次，进一步可以为3～5次；每次洗涤时间可以为5～15min。其中，洗涤过程中，在去离子水中浸泡洗涤第二石墨烯复合结构的上表面，在去离子水液面漂洗石墨烯层的下表面。

于一实施方式中，目标基底可以为硅片、含氧化层硅片(SiO₂/Si)、蓝宝石、石英、氮化镓或玻璃等晶圆基底。其中，硅片表面氧化层的厚度可以为300nm，并使用O₂等离子体清洗。

于一实施方式中，将第二石墨烯复合结构转移至目标基底后，对所得结构进行自然干燥、烘烤处理，并采用有机溶剂去除石墨烯层上的缓冲层和聚合物层，得到无损(完整度高)、洁净(洁净度高)的石墨烯薄膜。

于一实施方式中，自然干燥的时间可以为1～24h，进一步可以为1～12h，再进一步可以为3～12h或1～5h，例如2h、3h、4h、8h、10h等；干燥时间过短，石墨烯层与目标基底之间会有水分残留，干燥时间过长则会导致转移效率过低。

于一实施方式中，烘烤的温度为100～200℃，进一步为120～180℃，例如130℃、150℃、160℃等；烘烤的时间为15min～3h，进一步为1～2h；

于一实施方式中，用于除去缓冲层和聚合物层(除胶)的有机溶剂可以包括丙酮、乙醇、异丙醇、香蕉水、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；上述有机溶剂可以为UP级或者HPLC纯度。

于一实施方式中，含有冰片的缓冲层的存在不仅避免了聚合物层对石墨烯的直接污染，且能够同聚合物层(例如PMMA)一起通过有机溶剂去除，省略了单独去除缓冲层的步骤，缩短了工艺流程。

参照图1，本发明一实施方式的石墨烯薄膜的转移方法，包括如下步骤：

(1)在第一结构10(化学气相沉积法制备的生长基底/石墨烯)的表面覆盖一层小分子有机化合物，之后旋涂PMMA，烘烤固胶，得到第二结构20，即“生长基底/石墨烯/小分子缓冲层/PMMA”复合结构；

(2)采用湿法刻蚀方法刻蚀复合结构中的生长基底，将第二结构20中的“石墨烯/小分子缓冲层/PMMA”薄膜与生长基底分离，并使用去离子水洗涤石墨烯表面，得到第三结构30“石墨烯/小分子缓冲层/PMMA”；

(3)将所得第三结构30复合薄膜转移到目标基底上得到第四结构40“目标基底/石墨烯/小分子缓冲层/PMMA”；

(4)将第四结构40经过自然干燥、烘烤后使用有机溶剂进行除胶，得到晶圆级无损、洁净的石墨烯薄膜50(目标基底/石墨烯)。

本发明一实施方式提供了一种将四英寸石墨烯晶圆转移到目标基底上的方法，包括：

在四英寸蓝宝石/铜(111)单晶晶圆石墨烯的表面覆盖一层小分子有机化合物，之后旋涂PMMA，烘烤固胶，得到蓝宝石/铜/石墨烯/小分子缓冲层/PMMA复合结构；

使用湿法刻蚀法将所得复合结构中的铜完全去除，并使用去离子水洗涤石墨烯的上表面，将石墨烯/小分子缓冲层/PMMA薄膜与蓝宝石基底分离，在去离子水中漂洗；将所得石墨烯/小分子缓冲层/PMMA薄膜转移到目标衬底上，经过自然干燥、烘烤后使用有机溶剂进行除胶，得到四英寸无损、洁净的石墨烯晶圆。

于一实施方式中，通过上述转移方法可得到四英寸的无损洁净的石墨烯晶圆。

本发明一实施方式还提供了一种石墨烯薄膜，由上述任一方法制得。

本发明一实施方式进一步提供了一种石墨烯复合结构，包括：

石墨烯层；

缓冲层，设置于石墨烯层上；以及

聚合物层，设置于缓冲层上，用于为石墨烯层提供支撑；

其中，缓冲层包含冰片。

于一实施方式中，石墨烯复合结构还包括基底层，石墨烯层设置于基底层上。

本发明一实施方式的转移方法，能够获得完整度高、洁净度高、均匀度高的石墨烯薄膜。

本发明一实施方式的方法，能够实现石墨烯晶圆的洁净转移，具体而言，通过“石墨烯层/缓冲层/聚合物层”复合结构有效避免了聚合物层和石墨烯之间的直接接触，减少了石墨烯表面污染物的残留，提高了转移后石墨烯薄膜的表面洁净度，使得能够通过球差电子显微镜直接观测到石墨烯中蜂窝状排列的晶格结构。

本发明一实施方式的方法，利用聚合物层(例如PMMA)较高的机械强度能够实现四英寸石墨烯晶圆的无损转移，例如完整度可达90％以上。

于一实施方式中，转移后石墨烯薄膜的完整度为95～99％；石墨烯表面的颗粒密度可达到例如0.27/μm²，颗粒的平均尺寸为5.7nm。

于一实施方式中，转移后石墨烯薄膜的完整度为99％。

本发明一实施方式的方法，能够实现大面积石墨烯晶圆的均匀转移，转移后石墨烯的面电阻可达到305±50Ω□^-1，面电阻分布在16％以内，表明转移后石墨烯薄膜的均匀度较好。

本发明一实施方式的方法得到的石墨烯晶圆质量高，拉曼光谱中I_D/I_G～0.02，石墨烯几乎无缺陷。

以下，结合附图及具体实施例对本发明一实施方式的石墨烯薄膜的转移方法进行进一步说明。其中，所使用的方法如无特别说明均为常规方法，所涉及的原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。石墨烯完整度的获得方法为：使用5倍光学显微镜对转移后的石墨烯晶圆进行拍照，分别在中心、上侧、下侧、左侧、右侧拍五张尺寸为2.8cm×1.9cm的照片，统计石墨烯破损面积与整体面积的比例。

实施例1

参照图1，将普通市售冰片(-)-Borneol(97％)溶解在乳酸乙酯中，得到质量分数为30wt％的冰片溶液，使用匀胶机将冰片溶液均匀覆盖在四英寸蓝宝石/Cu(111)石墨烯晶圆表面，转速为1000rpm；之后，再旋涂PMMA溶液(950PMMA A4)，转速1500rpm；将覆盖了冰片溶液、PMMA溶液的石墨烯晶圆在加热台上烘烤3min，温度130℃，得到“蓝宝石/Cu(111)/石墨烯/冰片/PMMA”复合结构；将该复合结构置于1mol/L的过硫酸铵溶液中，刻蚀5h后，使用蠕动泵(BT100F-1，雷弗)将刻蚀液换成去离子水，之后将“石墨烯/冰片/PMMA”复合薄膜与蓝宝石基底分离，在去离子水面上漂洗3次，每次15min；对含300nm厚度氧化层的硅片进行plasma清洗(德国Diener，pico机型)，功率300W，氧气流量10sccm，时间10min；之后，将复合薄膜转移到清洗后的硅片上，自然干燥3h后，在加热台上烘烤3h，温度180℃；最后使用丙酮除胶，得到转移到4英寸硅片上的石墨烯晶圆，其实物图如图2a所示，光学显微镜图如图2b所示，AFM如图3a、3b所示，SEM如图3c所示。

另外，图3d、3e为对比例1转移所得的石墨烯晶圆的AFM图，图3f为对比例1转移所得的石墨烯晶圆的SEM图。图4a、4b为实施例1所得的石墨烯晶圆的面电阻分布图及面扫描图；图4c、4d为对比例1所得的石墨烯晶圆的面电阻分布图及面扫描图。

从图2c至2g可以看出，实施例1的石墨烯晶圆的完整度高达～99％。将图3a至3c与图3d至3f相比较可以看出，使用分子缓冲层辅助法转移的石墨烯表面的颗粒更少，洁净度更高。图3g为图3b与图3e所示石墨烯薄膜表面颗粒的尺寸及数目统计图，从图3g中可得实施例1石墨烯表面的颗粒密度为0.27/μm²，颗粒的平均尺寸为5.7nm；对比例1的颗粒密度为0.61/μm²，颗粒的平均尺寸为9.3nm。

从图4a至4d可以看出，实施例1所得石墨烯晶圆的面电阻平均值为307Ω□^-1，小于对比例1所得石墨烯晶圆的面电阻平均值598Ω□^-1，实施例1所得石墨烯的完整度更高，同时实施例1所得石墨烯的面电阻分布相对对比例1所得石墨烯的面电阻的分布更窄，说明石墨烯薄膜的均匀性更高。

实施例2

将普通市售冰片溶解在乳酸乙酯中，得到质量分数为30wt％的冰片溶液，使用匀胶机将冰片溶液均匀覆盖在0.5cm×0.5cm的蓝宝石/Cu(111)石墨烯晶圆表面，转速为2000rpm；之后，再旋涂PMMA溶液，转速5000rpm；将覆盖了冰片溶液、PMMA溶液的石墨烯晶圆在加热台上烘烤3min，温度130℃，得到“蓝宝石/Cu(111)/石墨烯/冰片/PMMA”复合结构；将该复合结构置于1mol/L的过硫酸铵溶液中，刻蚀5h后，使用蠕动泵将刻蚀液换成去离子水，之后将“石墨烯/冰片/PMMA”复合薄膜与蓝宝石基底分离，在去离子水面上漂洗3次，每次15min；将复合薄膜转移到透射电镜在网上(Quantifoil R2/1)，自然干燥3h后，在加热台上烘烤3h，温度180℃；最后使用丙酮蒸汽除胶，得到石墨烯透射电子显微镜载网，使用球差校正的透射电子显微镜可以观察到蜂窝状排列的晶格像，如图5b。图5a为对比例2的转移到透射电镜载网上的石墨烯的球差校正的透射电子显微镜图，相比较可以看出，无缓冲层辅助转移的石墨烯薄膜表面有很多不规则的污染物，球差透射电子显微镜不能看到完整的石墨烯的晶格像。

实施例3

参照图1，将普通市售冰片(-)-Borneol(97％)溶解在乳酸乙酯中，得到质量分数为30wt％的冰片溶液，使用匀胶机将冰片溶液均匀覆盖在10cm×10cm的铜箔/石墨烯表面，转速为1000rpm；之后，再旋涂PMMA溶液(950PMMA A4)，转速1500rpm；将覆盖了冰片溶液、PMMA溶液的石墨烯晶圆在加热台上烘烤3min，温度130℃，得到“铜箔/石墨烯/冰片/PMMA”复合结构；将该复合结构漂浮于1mol/L的过硫酸铵溶液表面上，刻蚀1h后，在去离子水面上漂洗3次，每次15min；对含300nm厚度氧化层的硅片进行plasma清洗(德国Diener，pico机型)，功率300W，氧气流量10sccm，时间10min；之后，将复合薄膜转移到清洗后的硅片上，自然干燥3h后，在加热台上烘烤3h，温度180℃；最后使用丙酮除胶，得到转移到4英寸硅片上的石墨烯晶圆，其实物图如图6a所示，光学显微镜图如图6b所示，AFM如图6c所示。从图6a可以看出石墨烯晶圆完整，无肉眼可见的污染物，从图6b可以看出，石墨烯薄膜完整度～99％，且表面污染物较少；从图6c可以看出，石墨烯薄膜表面颗粒较少，洁净度较高。

图7a、7b为实施例3的石墨烯晶圆的面电阻分布图及面扫描图，从图中可以看出，所得石墨烯晶圆的面电阻较低且分布在±20％，说明石墨烯的完整度和均匀性较高。图7c、7d为实施例3的石墨烯晶圆的拉曼光谱数据图，拉曼光谱中I_D/I_G～0.02，表明石墨烯几乎无缺陷，所得石墨烯晶圆的质量高。

对比例1

使用匀胶机将PMMA溶液均匀覆盖在四英寸蓝宝石/Cu(111)石墨烯晶圆表面，转速1500rpm，在加热台上烘烤3min，温度130℃，得到“蓝宝石/Cu(111)/石墨烯/PMMA”复合结构；将其置于1mol/L的过硫酸铵溶液中，刻蚀5h后，使用蠕动泵将刻蚀液换程去离子水，之后将石墨烯/PMMA复合薄膜与蓝宝石基底分离，在去离子水面上漂洗3次，每次15min；对含300nm厚度氧化层的硅片进行plasma清洗，功率300W，氧气流量10sccm，时间10min，并将复合薄膜转移到清洗后的硅片上，自然干燥3h后，在加热台上烘烤3h，温度180℃；最后使用丙酮除胶，得到转移到4英寸硅片上的石墨烯晶圆。

对比例2

使用匀胶机将PMMA溶液均匀覆盖在四英寸蓝宝石/Cu(111)石墨烯晶圆表面，转速5000rpm，在加热台上烘烤3min，温度130℃，得到“蓝宝石/Cu(111)/石墨烯/PMMA”复合结构；将其置于1mol/L的过硫酸铵溶液中，刻蚀5h后，使用蠕动泵将刻蚀液换程去离子水，之后将石墨烯/PMMA复合薄膜与蓝宝石基底分离，在去离子水面上漂洗3次，每次15min；将复合薄膜转移到透射电镜载网上，自然干燥3h后，在加热台上烘烤3h，温度180℃；最后使用丙酮蒸汽除胶，得到石墨烯透射电子显微镜载网，使用球差校正的透射电子显微镜可以观察到石墨烯表面有很多污染物，如图5a。

除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种石墨烯薄膜的转移方法，包括：

提供第一石墨烯复合结构，所述第一石墨烯复合结构包括依次设置的基底层、石墨烯层、小分子缓冲层和聚合物支撑层；

去除所述第一石墨烯复合结构的基底层，得到第二石墨烯复合结构；

将所述第二石墨烯复合结构转移至目标基底；以及

去除所述缓冲层和所述聚合物层；

其中，所述小分子缓冲层包含冰片，通过缓冲层的引入，构筑了“石墨烯/小分子冰片/聚合物”的分层结构，其中小分子与石墨烯的相互作用力弱且容易除去，避免了聚合物对石墨烯的直接污染；所述聚合物支撑层用于为脱离所述基底的所述石墨烯层提供支撑。

2.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，其中，所述聚合物层包含聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚碳酸丙烯酯。

3.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，包括通过刻蚀工艺去除所述基底层；所述基底层包括金属层，所述石墨烯层设置于所述金属层。

4.根据权利要求3所述的石墨烯薄膜的转移方法，其中，所述刻蚀工艺采用的刻蚀液包括氯化铁、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或多种；所述刻蚀液的浓度为0.1～5mol/L，所述刻蚀液的温度为20～50℃。

5.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，其中，将所述第二石墨烯复合结构转移至所述目标基底后，对所得结构进行自然干燥、烘烤，并采用有机溶剂去除所述缓冲层和所述聚合物层；

所述自然干燥的时间为1～12h；

所述烘烤的温度为100～200℃，时间为15min～3h；

所述有机溶剂包括丙酮、乙醇、异丙醇、香蕉水、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜的转移方法，其中，所述第一石墨烯复合结构的制备工艺包括：

通过化学气相沉积法在基底上形成石墨烯薄膜，制得石墨烯层/基底层结构；

通过第一旋涂法或升华法将包含冰片的小分子有机化合物设置于所述石墨烯层上；以及

通过第二旋涂法将聚合物溶液设置于所述小分子有机化合物上，烘烤固化，制得所述第一石墨烯复合结构。

7.根据权利要求6所述的石墨烯薄膜的转移方法，其中，所述小分子有机化合物包括所述冰片，或者包括所述冰片和有机溶剂，所述有机溶剂包括乙酸乙酯和/或乳酸乙酯；和/或，

所述第一旋涂法的转速为500～3000rpm，旋涂的时间为30s～5 min；和/或，

所述第二旋涂法的转速为500～8000rpm，旋涂的时间为30s～5 min；和/或，

所述烘烤的温度100～200℃，时间为1～5 min。

8.一种石墨烯薄膜，由权利要求1至7中任一项所述的石墨烯薄膜的转移方法制得。

9.一种石墨烯复合结构，包括：

石墨烯层；

小分子缓冲层，设置于所述石墨烯层上，用于减少转移后石墨烯表面的污染物；以及

聚合物支撑层，设置于所述缓冲层上，用于为所述石墨烯层提供支撑；

其中，所述小分子缓冲层包含冰片。

10.根据权利要求9所述的石墨烯复合结构，其中，所述石墨烯层设置于基底层上。

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