JP2015061810A - グラフェン層の転写方法 - Google Patents

Abstract

【課題】グラフェン層を金属基板から第２基板へ転写するための良好な方法を提供する。
【解決手段】グラフェン層（１）を金属基板（２）から第２基板（３，１０）へ転写する方法であって、ａ．グラフェン層（１）を前記金属基板（２）の上に設けるステップと、ｂ．プロトンを前記グラフェン層（１）に通過させることによって、水素原子を前記金属基板（２）の上に吸着させるステップと、ｃ．吸着した水素原子を有する前記金属基板（２）を処理して、前記吸着した水素原子から水素ガスを形成するようにし、これにより前記グラフェン層（１）を前記金属基板（２）から取り外すステップと、ｄ．前記グラフェン層（１）を前記第２基板（３，１０）へ転写するステップと、ｅ．必要に応じて、後続のステップａにおいて前記金属基板（２）を再利用するステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、グラフェン合成、および合成基板からターゲット基板へのグラフェン層の転写の分野に関する。

高品質グラフェンの合成は、進歩した技術ノードのためのグラフェンデバイスへの道程で取り組むべき障害物の１つである。比較的高品質のグラフェンを成長させるために知られている幾つかの方法がある。

１つの方法が、結晶性ＳｉＣサンプルを極めて高い温度にアニールすることであり、これによりＳｉを脱着(desorb)させ、ウエハの表面でのグラフェン層の成長を起動する（文献：W.De Heer et al., PNAS October 11, 2011 vol. 108 no. 41 16900-16905）。この手法の限界の１つが、入手可能な結晶性ＳｉＣウエハのサイズに制限されることである。５インチが市販されている最大のサイズであり、その価格は多くの用途にとって法外である。

類似の良好な結果が、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって触媒金属基板の上にグラフェンの成長により達成される（文献：K.S. Kim et al., Nature 457, 706-710 (2009)）。しかしながら、この種の手法は、第１基板からターゲット基板へのグラフェンの転写を意味する。この工程は、困難かつ極めて重要である。

成長したグラフェンの品質は、基板として使用する金属触媒の種類によって大きく影響される。当初、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の成長に使用されるものと類似した金属触媒でスタートした。しかしながら、典型的には、こうした触媒は過剰なカーボン拡散を許容するものであり、これにより良好なグラフェン成長の制御を阻止する。報告の大部分は、金属触媒としてＣｕを取り扱っている。理由は、Ｃｕはグラフェンにダメージを与えることなく、容易にエッチングできるからであり、容易な転写手順を可能にする。そうではあるが、Ｐｔが高品質グラフェン成長のためのより良好な固有の可能性を有する。理由は、ＰｔはＣｕと比べてより高い温度に耐えることができ、核生成ポイントが少なく、より大きなグラフェン結晶粒を生じさせるからである。

Ｐｔ上での成長からの重要な不具合は、Ｐｔはエッチングが困難であり、高価であることである。Ｐｔを堆積し、１つのグラフェン層の成長後にそれをエッチングするコストは、生産にとってあまりに高価である。特に、エッチングしたＰｔは、第２グラフェン層の形成のために使用した後、再利用できないからである。

解決法は、Ｐｔ層を害することなく、Ｐｔ鋳型(template)からグラフェンを除去する方法を見つけることであり、次のグラフェン成長サイクルを可能にする。

文献（L. Gao et al., Nature communications 3, article no. 699 (2012)）において、これはＰｔ基板およびグラフェンにとって非破壊的であるバブリング（泡立て）方法によって達成できることが論証された。この方法において、グラフェン膜がＣＶＤによってＰｔの上に成長した。そして、その上にグラフェンが成長したＰｔ基板は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）でスピンコートし、続いて硬化を行った。得られた構造は、Ｐｔ基板とＰＭＭＡ膜との間に挟まれたグラフェン層である。Ｐｔとグラフェンとの間の界面の大部分は外界に露出していないが、Ｐｔとグラフェンとの間の界面がこの構造のエッジで露出している。そして、ＰＭＭＡ／グラフェン／Ｐｔは、ＮａＯＨ水溶液の中に浸漬され、電気分解セルのカソードとして用いられる。Ｈ_２がカソードで発生し、これにより気泡を形成する。ＰＭＭＡ／グラフェン／Ｐｔ構造のエッジで形成された気泡の幾つかが、前記エッジにおいてアクセス可能である、グラフェンとＰｔ基板との間の界面に形成される。これらの気泡は、前記エッジにおいてＰｔ基板とグラフェンを分離する。この分離は、グラフェン／ＰＭＭＡ二重層がＰｔ基板から取り外されるまで、ＰＭＭＡ／グラフェン／Ｐｔのエッジから構造の中心に向けて進行する。

しかしながら、Ｐｔから除去されたグラフェン膜は小さな寸法（３ｃｍ^２）であった。また、この方法が、より大型のグラフェン膜の転写をダメージ無しで実現するかどうかが疑わしい。従って、他の方法のための技術においてニーズが存在する。

本発明の目的は、グラフェン層を金属基板から第２基板へ転写するための良好な方法を提供することである。

本発明の実施形態の利点は、大型サイズのグラフェン層が最小または皆無のダメージで転写できることである。

本発明の実施形態の利点は、金属基板が再利用できることである。

上記目的は、本発明に係る方法および装置によって達成される。

第１態様において、本発明は、グラフェン層を金属基板から第２基板へ転写する方法に関する。該方法は下記ステップを含む。
ａ．グラフェン層を前記金属基板の上に設けるステップ。
ｂ．プロトンを前記グラフェン層に通過させることによって、水素原子を前記金属基板の上に吸着させるステップ。
ｃ．吸着した水素原子を有する前記金属基板を処理して、前記吸着した水素原子から水素ガスを形成するようにし、これにより前記グラフェン層を前記金属基板から取り外すステップ。
ｄ．前記グラフェン層を前記第２基板へ転写するステップ。
ｅ．必要に応じて、後続のステップａにおいて前記金属基板を再利用するステップ。

典型的には、ステップｂは、プロトンを前記グラフェン層に通過させ、これによりこれらのプロトンを、吸着した水素原子の形態で吸着可能な金属基板の近傍に移動させることを含んでもよい。

一実施形態において、前記グラフェン層は、グラフェン単分子層(monolayer)でもよい。グラフェン単分子層を使用する利点が、プロトンが、グラフェン多分子層(multilayer)よりもグラフェン単分子層をより容易に拡散して通過できることである。グラフェン単分子層を使用する他の利点が、電界効果トランジスタなど、高性能デバイスを形成するのにより適した材料であることである。グラフェン多分子層など、より低品質のグラフェン層も、本発明の方法の実施形態において転写できる。こうしたグラフェン多分子層は、タッチスクリーンなど、要求が少ない用途において使用できる。しかしながら、本発明の方法は、グラフェン単分子層の転写により適合している。

一実施形態において、前記金属基板は、遷移金属または遷移金属の合金で製作できる。例えば、前記遷移金属は、周期表の８族、９族、１０族、１１族の遷移金属、特に、第４、第５および第６の周期のものから選択できる。

一実施形態において、前記金属基板は、Ｃｕ，Ｒｕ，ＩｒおよびＰｔの基板から選択できる。これらの金属基板は、好都合である。理由は、これらは低いカーボン飽和点を有し、これによりグラフェン単分子層の形成を促進するからである。好ましくは、金属基板はＰｔである。

実施形態において、金属基板は、必ずしも金属性ではない他の基板の上に金属層の形態をとることができる。

一実施形態において、第２基板は、任意の基板でもよい。典型的には、第２基板は、ガラス基板または半導体基板（例えば、ＳｉまたはＧｅの基板）でもよい。

一実施形態において、前記グラフェン層を設けることは、前記グラフェン層を前記金属基板の上に成長させることを含んでもよい。前記グラフェン層を成長させるこのステップは、当業者から知られた任意の方法、例えば、これに限定されないが、ＣＶＤなどで実施できる。

実施形態において、大型寸法のグラフェン層が転写できる。例えば、幾つかの実施形態では、５ｃｍ^２より大きい、１０ｃｍ^２より大きい、または５０ｃｍ^２より大きいグラフェン層が転写できる。実施形態において、この転写は、皆無または最小のダメージで実施できる。

一実施形態において、ステップｂは、このステップの際、グラフェン層が金属基板から剥離しないように実施できる。これは、例えば、このステップの際、前記金属基板と前記グラフェン層との間に１μｍより大きい直径の水素ガス気泡が発生しないように、ステップｂを実施することによって達成できる。

好ましくは、これは、例えば、このステップの際、前記金属基板と前記グラフェン層との間に水素ガス気泡が供給（例えば、発生）されないように、ステップｂを実施することによって達成できる。

一実施形態において、アセンブリ金属基板／グラフェンのエッジは、プロトンに対して不透過性のシールで封止してもよい。これは、水素ガス気泡が前記金属基板と前記グラフェン層との間に出現するのを回避できることから、好都合である。シールは、当業者に知られている任意の封止材料でもよく、例えば、これに限定されないが、シリコーンでもよい。

代替としてまたは同時に、ステップｂは、１μｍより大きい直径の水素ガス気泡の発生なしで実施できる。

代替としてまたは同時に、ステップｂは、水素ガス気泡の発生なしで実施できる。１μｍより大きい水素ガス気泡を発生しない１つの方法が、電流及び／又は電圧を、ステップｂの際に１μｍより大きい水素ガス気泡の発生を防止するのに充分に低いレベルかつ、前記プロトンが前記グラフェン層を通過できるのに充分に高いレベルに設定しながら、プロトンを前記グラフェン層に電気的に通過させることによるものである。１μｍまたはそれ以下のガス気泡は、典型的には肉眼で見えず、１μｍより大きいガス気泡は、典型的には肉眼で見える。

好ましくは、水素ガス気泡を発生しないようにするためには、金属基板での電気化学反応が下記の反応のようになり、
Ｈ^＋ ＋ Ｍｅ ＋ｅ⁻ ＜＝＞ Ｍｅ−Ｈ（ａｄｓ） …（１）
かつ、下記の反応を回避するように、ステップｂを制御してもよい。
２Ｈ^＋ ＋ ２ｅ⁻ ＜＝＞ Ｈ_２（ｇａｓ） …（２）

ここで、Ｍｅは、金属基板の金属であり、Ｍｅ−Ｈは、Ｍｅ基板上に吸着された単原子水素を表す。

式（２）に従って水素ガス気泡を発生するのを回避するためには、ステップ（ｂ）は、好ましくは、定電位法（即ち、電位がセル全体で固定される）によって実施してもよい。
電気化学セルを用いる代わりに、金属に単原子水素を吸着させる他の方法が、光酸発生剤材料を前記グラフェン層に接触するように設けることである。前記光酸発生剤材料は、特定の光（ｈν）に曝されたときにプロトンを発生するのに適しており、前記光酸発生剤材料を前記特定の光（ｈν）に曝して、これにより前記プロトンを発生する。この実施形態において、グラフェン層は、金属基板と光酸発生剤との間に挟まれる。

プロトンは、グラフェン層（の面）を通じて提供されるため、グラフェンとの界面における金属基板は、吸着された水素原子で比較的均一に濃縮される。

第１の特定の実施形態において、前記基板を、前記グラフェン層を通過したプロトンと反応させることによって、前記水素原子は前記金属基板の上に電気化学的に供給できる。

この特定の実施形態において、前記金属基板は、前記吸着された水素原子が電気化学的に発生する電気化学セル内の電極でもよい。この電気化学セルにおいて、例えば、グラファイト（黒鉛）電極を対向電極として使用してもよい。この第１の特定の実施形態において、酸性溶液を電解液として使用してもよい。例えば、この酸性溶液は、−１〜３のｐＨでもよい。酸の一例は、Ｈ_２ＳＯ_４である。

この特定の実施形態において、電流及び／又は電圧が、例えば、ステップｂにおいて１μｍより大きい水素ガス気泡の発生を防止するのに充分に低いレベル、かつ、前記プロトンを提供するのに充分に高いレベルに設定できる。

電解液をステップｂで使用した場合、ステップｄは、好ましくは前記電解液の外部で実施される。

第２の特定の実施形態において、ステップｂは、下記を行うことによって実施してもよい。
・光酸発生剤材料を前記グラフェン層に接触するように設ける。前記光酸発生剤材料は、特定の光（ｈν）に曝されたときにプロトンを発生するのに適している。
・前記光酸発生剤材料を前記特定の光（ｈν）に曝して、これにより前記プロトンを発生する。

光酸発生剤は、例えば、非イオン性の光酸発生剤、オニウム塩、スルホン酸エステル、ヨードニウム塩、および塩化ビニリデンとメチルアクリレートとのコポリマーから選択してもよい。

例えば、光酸発生剤は、水素シルセスキオキサン(silsesquioxane)（ＨＳＱ）でもよい。

光酸発生剤は、幾つかの実施形態では、ポリマーマトリクス内に含めることができる。

光酸発生剤を用いた場合、ステップｂ，ｃは、幾つかの実施形態では、同時に行ってもよい。

実施形態において、ステップｂの後かつステップｄの前、好ましくはステップｃの前、第２基板が、前記グラフェン層あるいは、存在する場合には前記光酸発生剤と、物理的に接触してもよい。

本発明の何れの実施形態において、ステップｃは、前記金属基板を、前記水素ガスを形成するのに充分な温度に加熱することを含んでもよい。

この水素ガス形成は、下記の式に従って得られる。
２Ｍｅ−Ｈ（ａｄｓ） ＜＝＞ ２Ｍｅ ＋ Ｈ_２（ｇ） …（３）

代替としてまたは同時に、ステップｃは、前記金属基板の周囲の静水圧を、前記水素ガスを形成するのに適した圧力に増加させることを含んでもよい。この圧力の増加は、最も典型的には、前記金属基板を含むチャンバ内部の静水圧を上昇させることによって得られる。好ましくは、利便性の理由のため、金属基板の加熱を用いており、静水圧の増加を用いていない。

実施形態において、ステップｃの際、第２基板は、前記グラフェン層に対して１バールより大きい圧力で加圧してもよい。例えば、１．５バールより大きい圧力、例えば、１．５〜３バールの圧力が適切であってもよい。例えば、２バールを用いてもよい。この圧力は、ステップｃの際、水素ガス気泡の形成に起因して増大した圧力に、ある程度反対になるように機能してもよい。ステップｃの期間は、例えば、１分〜３時間でもよく、好ましくは３０分〜３時間、より好ましくは１時間〜２時間である。

第２態様において、本発明は、下記を備えた構造に関する。
ａ．表面に吸着されたプロトンを有する金属基板。
ｂ．前記金属基板の上にあるグラフェン層。

この構造は、本発明の第１態様の方法のステップｂの後に得られる中間体である。

一実施形態において、構造は、前記グラフェン層と接触した光酸発生剤材料（８）をさらに備えてもよい。この実施形態において、グラフェン層は、前記光酸発生剤と前記金属基板との間に挟まれる。

第３態様において、本発明は、グラフェン層を金属基板から第２基板へ転写するための光酸発生剤材料の使用に関する。

第４態様において、本発明は、下記を備えた構造に関する。
ａ．金属基板。
ｂ．前記金属基板の上にあるグラフェン層。
ｃ．前記グラフェン層と接触した（例えば、その上にある）光酸発生剤材料。

本発明の特定かつ好ましい態様が、添付した独立および従属の請求項に記述されている。従属請求項からの特徴は、独立請求項の特徴および他の従属請求項の特徴と適切に組み合わせてもよく、請求項に明記されたものだけに限らない。

当分野でのデバイスの一定の改善、変化および進化が存在しているが、本概念は、先の実施からの発展を含む、実質的に新しく新規な改善を表現していると考えられ、より効率的で、安定した信頼性のあるこの種のデバイスの提供をもたらす。

本発明の上記および他の特性、特徴および利点が、一例として本発明の原理を説明する添付図面と関連して、下記の詳細な説明から明らかになるであろう。この説明は、例示の目的に過ぎず、本発明の範囲を限定しない。下記の参照図面は添付図面を参照する。

本発明の一実施形態に係る方法の概略図である。 本発明の他の実施形態に係る方法の概略図である。

異なる図面において、同じ参照符号は同じまたは類似の要素を参照する。

本発明は、特定の実施形態に関して一定の図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されず、請求項によってのみ限定される。記載した図面は、概略的かつ非限定的なものである。図面において、幾つかの要素のサイズは、説明目的のために誇張したり、縮尺どおり描写していないことがある。寸法および相対寸法は、本発明の実際の具体化に対応していない。

さらに、説明および請求項での用語「第１」「第２」「第３」などは、類似の要素を区別するために使用しており、必ずしも時間的、空間的、ランキングまたは他の手法での順番を記述するためではない。こうして使用した用語は、適切な状況下で交換可能であり、ここで説明した本発明の実施形態は、ここで説明したり図示したものとは別の順番で動作可能であると理解すべきである。

さらに、説明および請求項での用語「上(top)」、「下(bottom)」、「の上に(over)」、「の下に(under)」等は、説明目的で使用しており、必ずしも相対的な位置を記述するためのものでない。こうして用いた用語は、適切な状況下で交換可能であって、ここで説明した本発明の実施形態がここで説明または図示した以外の他の向きで動作可能であると理解すべきである。

請求項で使用した用語「備える、含む(comprising)」は、それ以降に列挙された手段に限定されるものと解釈すべきでなく、他の要素またはステップを除外していないことに留意する。記述した特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を、参照したように特定するように解釈する必要があるが、１つ又はそれ以上の他の特徴、整数、ステップまたは構成要素、あるいはこれらのグループの存在または追加を除外していない。こうして表現「手段Ａ，Ｂを備えるデバイス」の範囲は、構成要素Ａ，Ｂのみから成るデバイスに限定すべきでない。本発明に関して、デバイスの関連した構成要素だけがＡとＢであることを意味する。

本明細書を通じて「一実施形態」または「実施形態」への参照は、実施形態との関連で記載した特定の特徴、構造または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。こうして本明細書を通じていろいろな場所での「一実施形態」または「実施形態」の語句の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を参照していないが、そうこともある。さらに、１つ又はそれ以上の実施形態において、本発明から当業者にとって明らかなように、特定の特徴、構造または特性は、いずれか適切な方法で組み合わせてもよい。

同様に、本発明の例示の実施形態の説明において、本開示を合理化し、本発明の１つ又はそれ以上の種々の態様の理解を支援する目的で、単一の実施形態、図面、または説明において、本発明のいろいろな特徴が一緒にグループ化していることがあると理解すべきである。しかしながら、この開示の方法は、請求項の発明が、各請求項で明示的に記載したものより多くの特徴を必要とするという意図を反映していると解釈すべきでない。むしろ下記の請求項が反映しているように、発明の態様は、単一の前述した実施形態の全ての特徴より少ない場合がある。こうして詳細な説明に追従する請求項は、この詳細な説明の中に明示的に組み込まれており、各請求項は、本発明の別々の実施形態として自立している。

さらに、ここで説明した幾つかの実施形態が、他の実施形態に含まれる幾つかの他でない特徴を含むとともに、当業者によって理解されるように、異なる実施形態の特徴の組合せが本発明の範囲内にあって、異なる実施形態を構成することを意味する。例えば、下記の請求項において、請求した実施形態の何れも、何れの組合せで使用可能である。

さらに、実施形態の幾つかが、コンピュータシステムのプロセッサによって、またはその機能を実行する他の手段によって実装できる方法または方法の要素の組合せとして、ここでは説明されている。こうした方法または方法の要素を実行するための必要な命令を伴うプロセッサが、該方法または方法の要素を実行するための手段を形成する。さらに、装置の実施形態のここで説明した要素が、本発明を実行する目的で、要素によって実施される機能を実行するための手段の一例である。

ここで提供した説明では、多数の具体的な詳細を説明している。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細なしで実施してもよいことは理解されよう。別の例では、本説明の理解を曖昧にしないために、周知の方法、構造、および技法は詳細には示していない。

ここから本発明は、本発明の幾つかの実施形態の詳細な説明によって説明する。本発明の他の実施形態が、当業者の知識に従って構成できることは明らかであり、本発明は、添付の請求項の用語によってのみ限定される。

図１は、本発明の一実施形態に係る方法を示す。第１ステップ（ａ）において、グラフェン層１が金属（例えば、Ｐｔ）基板２の上に設けられ、これにより金属／グラフェンのアセンブリを用意する。そして、この金属／グラフェン・アセンブリは、電源を介して対向電極５（例えば、グラファイトアノード）と電気接続される。金属／グラフェン・アセンブリおよび対向電極５の両方とも、電解液６（例えば、ｐＨが−１〜３であるＨ_２ＳＯ_４溶液）の中に浸漬され、これにより電気化学セル４を形成する。

ステップ（ｂ）において、一定の電圧が金属基板２と対向電極５との間に印加される。電圧は、この段階では１μｍより大きいＨ_２気泡の形成を回避するように優先的に設定される（気泡が目に見えるほど発生しない）。電圧の存在は、グラフェン層１を通って金属基板２に至るようにプロトンを駆動する。これは、グラフェンがプロトンにとって透過性であることによって可能になる。プロトンは、グラフェンを通じて（例えば、垂直に）提供されるため、金属基板は、グラフェンとの界面において、吸着された水素原子において比較的均一に濃縮されるようになる。例えば、ＰＭＭＡ層がグラフェン層の上部に存在していれば、グラフェン層をプロトンが通過することによって、金属基板上で吸着された水素原子の提供は、可能ではないであろう。ＰＭＭＡは、プロトンにとって透過性でない。

続いて、金属／グラフェン・アセンブリは、電解液から取り出される。次に、第２基板３が用意される。そして、基板３はグラフェン層１と接触する。白矢印は、第２基板３とグラフェン層１との間の距離を接近させ、接触が確立するまでの動きを示す。ある程度の圧力を第２基板３とグラフェン層１との間に印加してもよい。このケースでは、使用した圧力は２バールであり、ボンディングツール（図１に黒四角で表す）の使用により印加され、ツールの内側に金属／グラフェン・アセンブリおよび第２基板が位置決めされる。

圧力は、ステップｃの終わりまで維持される。ステップｃにおいて、熱源９を使用して、吸着した水素原子を有する前記金属基板２を９０分間加熱し、その結果、前記吸着した水素原子から水素ガスを形成するようにする。グラフェンはプロトンにとって透過性であるが、水素ガスにとっては透過性でない。基板とグラフェンとの間の界面において、吸着した水素原子の比較的均一な分布は、水素気泡が金属基板−グラフェンの界面のエリア全体に渡って均一に発生し、これによりグラフェン１を前記金属基板２から取り外す（ステップｄ）ことを確保している。

そして、圧力が解放される。上記手順での状況は、水素気泡が基板／グラフェン／ＰＭＭＡ・アセンブリのエッジで活動できるに過ぎず、グラフェンを通過しない文献（L. Gao et al.）で遭遇する状況とは対照的である。金属基板は、本実施形態のプロセスによってダメージを受けず、グラフェン層１を前記金属基板２の上に設けるステップａを実施するために、ステップｅにおいて再利用が可能である。

図２は、本発明の他の実施形態に係る方法を示す。第１ステップａにおいて、グラフェン層１が金属（例えば、Ｐｔ）基板２の上に設けられ、これにより金属／グラフェンのアセンブリを用意する。そして、この金属／グラフェン・アセンブリは、光酸発生剤材料８（例えば、水素シルセスキオキサン(silsesquioxane)）で覆われる。前記光酸発生剤材料８は、特定の光（ｈν）に曝されたときにプロトンを発生するのに適している。そして、光酸発生剤材料８は前記特定の光（ｈν）を用いて照射され、これによりプロトンを発生する。プロトンは、グラフェン層１を通って拡散し、金属基板２に到達する。プロトンは、グラフェン層（の主面）を通って提供されるため、金属基板とグラフェンとの間の界面は、吸着された水素原子において比較的均一に濃縮されるようになる。

次に、第２基板１０が用意される。この第２基板は、図２のケースでは、中間体の基板１０（例えば、ガラス基板）である。そして、前記第２基板１０を前記光酸発生剤材料８と接触させることによって、第２基板１０は光酸発生剤材料８を介してグラフェン層１と接続される。白矢印は、第２基板１０と光酸発生剤材料８との間の距離を接近させ、接触が確立するまでの動きを示す。ある程度の圧力（例えば、２バール）を第２基板１０と光酸発生剤８との間に印加してもよい。

ステップｃにおいて、熱源９を使用して、吸着した水素原子を有する前記金属基板２を加熱し、その結果、前記プロトンから水素ガスを形成するようにする。グラフェンはプロトンにとって透過性であるが、水素ガスにとっては透過性でない。基板とグラフェンとの間の界面において、吸着した水素原子の比較的均一な分布は、水素気泡が金属基板−グラフェンの界面のエリア全体に渡って均一に発生し、これによりグラフェン１を前記金属基板２から取り外す（ステップｄ）ことを確保している。金属基板は、このプロセスによってダメージを受けず、グラフェン層１を前記金属基板２の上に設けるステップａを実施するために再利用が可能である（ステップｅ）。そして、第２（中間体）基板１０、光酸発生剤８およびグラフェン層１からなるアセンブリは、そのグラフェン層１の側から第３（最終）基板３（例えば、シリコン基板）と接触でき、これにより前記グラフェン層をその最終目的地、基板３に転写する。そして、光酸発生剤材料は第２（中間体）基板１０から除去でき、これにより第２（中間体）基板１０の再利用を可能にする。

本発明の目的を達成するための他の配置が、当業者にとって自明であろう。

ここでは、好ましい実施形態、特定の構造および構成、材料を本発明に係るデバイスについて議論したが、本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細について種々の変化または変更が可能であることは理解すべきである。例えば、上述した何れの式は、使用できる手順の代表に過ぎない。本発明の範囲内に記載した方法にステップを追加または削除してもよい。

Claims (14)

1. グラフェン層（１）を金属基板（２）から第２基板（３，１０）へ転写する方法であって、
   ａ．グラフェン層（１）を前記金属基板（２）の上に設けるステップと、
   ｂ．プロトンを前記グラフェン層（１）に通過させることによって、水素原子を前記金属基板（２）の上に吸着させるステップと、
   ｃ．吸着した水素原子を有する前記金属基板（２）を処理して、前記吸着した水素原子から水素ガスを形成するようにし、これにより前記グラフェン層（１）を前記金属基板（２）から取り外すステップと、
   ｄ．前記グラフェン層（１）を前記第２基板（３，１０）へ転写するステップと、
   ｅ．必要に応じて、後続のステップａにおいて前記金属基板（２）を再利用するステップと、を含む方法。
2. 前記金属基板（２）は、遷移金属または遷移金属の合金で製作されている請求項１記載の方法。
3. 前記金属基板（２）は、Ｃｕ，Ｒｕ，ＩｒおよびＰｔの基板（２）から選択され、好ましくはＰｔ基板（２）である請求項２記載の方法。
4. 前記グラフェン層（１）は、グラフェン単分子層（１）である請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記プロトンは、前記グラフェン層（１）を電気的に通過する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記金属基板（２）は、電気化学セル（４）内の電極（２）である請求項５記載の方法。
7. 電流及び／又は電圧が、ステップｂの際、１μｍより大きい水素ガス気泡の発生を防止するのに充分に低いレベル、かつ、前記プロトンを提供するのに充分に高いレベルに設定される請求項５または６記載の方法。
8. ステップｂは、
   ・特定の光（ｈν）に曝されたときにプロトンを発生するのに適している光酸発生剤材料（８）を、前記グラフェン層（１）に接触するように設けることと、
   ・前記光酸発生剤材料（８）を前記特定の光（ｈν）に曝して、これにより前記プロトンを発生することと、によって行われる請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
9. ステップｂの後かつステップｄの前、好ましくはステップｃの前、第２基板（３，１０）が、前記グラフェン層（１）あるいは、存在する場合には前記光酸発生剤と、物理的に接触する請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. ステップｃは、前記金属基板（２）を、前記水素ガスを形成するのに充分な温度に加熱することを含む請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. ステップｃの際、第２基板（３，１０）は、前記グラフェン層（１）あるいは、存在する場合には前記光酸発生剤（８）に対して、少なくとも１．５バールの圧力で加圧される請求項９または、請求項９に従属した請求項１０記載の方法。
12. ａ．表面に吸着及び／又は吸収されたプロトンを有する金属基板（２）と、
    ｂ．前記金属基板（２）の上にあるグラフェン層（１）と、を備えた構造。
13. ａ．金属基板（２）と、
    ｂ．前記金属基板（２）の上にあるグラフェン層（１）と、
    ｃ．前記グラフェン層（１）と接触した光酸発生剤材料（８）と、を備えた構造。
14. グラフェン層（１）を金属基板（２）から第２基板（３，１０）へ転写するための光酸発生剤材料（８）の使用。