JP2016508891A - 基板間のフィルムの転写のための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、U.S.C.119条に基づいて、2012年12月7日に出願された、基板の間のフィルムの転写のための方法と装置(Methods and Apparatus for Transfer of Films Among Substrates)という表題の米国仮特許出願第61/797,471号の利益を主張し、その開示は、参照により本願明細書の一部となすものとする。
本発明は一般に、1つ又は複数の基板から他の基板へフィルムを転写(transfer:移動)させるための方法および装置に関する。
化学廃棄物の廃止(elimination)または著しい減少や関連した環境およびコストでの利益、
次(future)のグラフェン形成(formation)のための金属基板を再利用することを可能とし、それによって、廃棄を減少させ、プロセスの経済的合理性(economic)を改善すること、
グラフェンフィルムの創作、基板転写、および/または、多層構造の製造(multi-layer structure fabrication)のための拡張可能な連続的なプロセスを可能とすること、
グラフェンフィルムをほぼ滑らかな表面上に置くことを可能とすること、
単原子層の厚さまたは多層のグラフェンフィルムの厚さであるグラフェンフィルムを転写するためのプロセスを提供すること、
可撓性の基板または固い(rigid)基板のどちらかにグラフェンを転写することができるプロセスを提供すること、
グラフェンフィルムの大面積のシートを創作し転写することを可能とすることである。
カソードでの還元:2H+(aq)+2e− → H2(g)
正の電荷を帯びたアノードで、酸化反応は生じ、アノードで酸素ガスを生成しおよび電子を供給して、その巡回(circuit)を完成(complete)する。
アノード(酸化):2H2O(l) → O2(g)+4H+(aq)+4e−
Claims (30)
- 第一の基板の表面の少なくとも一部に少なくとも1つの材料層を形成する工程であって、前記少なくとも1つの材料層の第一の表面が前記第一の基板に接触して、それにより界面が決まる、工程と、
前記少なくとも1つの材料層の第二の表面を第二の基板に付着させる工程と、
前記界面に気泡を形成する工程と、
機械的な力を与える工程であって、それによって、前記第二の基板と前記少なくとも1つの材料層は、前記第一の基板から一緒に分離する、工程と
を含む方法。 - 前記少なくとも1つの材料層が1nm未満の厚さである、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの材料層がグラフェンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの材料層が単原子層または複数層のグラフェンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの材料層が、化学蒸着によって前記第一の基板上に形成される、請求項1に記載の方法。
- 前記第一の基板が、銅、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、白金、コバルト、ニッケルまたはそれらの組み合わせを含み、前記第二の基板が、ポリマーを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第一の基板が銅を含み、前記第二の基板がポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)またはポリエチレンテレフタレート(PET)を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第二の基板が、接着剤で接着すること、ラミネートすること、コーティングすること、スプレーすること、および、ディップすることのうち少なくとも1つによって、前記少なくとも1つの材料層に付着される、請求項1に記載の方法。
- 前記界面に気泡を形成する工程が、
水と電解質を含む溶液を形成する工程と、
前記溶液に少なくとも前記界面を浸漬する工程と、
前記第一の基板と前記少なくとも1つの材料層と前記第二の基板とでカソードを形成する工程と、
前記溶液中において前記カソードから遠く離れた場所にアノードを配置する工程と、
前記カソードと前記アノードに電源を接続し、前記溶液を通して前記電源によって生成した電流を流す工程と
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記電解質が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、硫酸、および/または、塩化ナトリウムを含み、および、前記溶液が、水1リットル当たり0.05モル〜1モルの電解質を含み、前記電流が、0.1〜2A/cm2の電流密度を有する、請求項9に記載の方法。
- 前記アノードが分離点の傍に配置される、請求項9に記載の方法。
- 前記機械的な力を与える工程が、前記第一の基板を第一の方向へ引っ張り、前記少なくとも一つの材料層と共に前記第二の基板を第二の方向へ引っ張り、前記第一の方向と前記第二の方向は互いに分岐し、それによって分離の角度が決まることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記分離の角度が約1度〜約90度を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記第一の基板の反対側の表面の少なくとも一部に、少なくとも1つの第二の材料層を形成する工程をさらに含み、前記少なくとも1つの第二の材料層がポリマーを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第一の基板または第二の基板のうち一方が、他方の基板よりも可撓性が劣る、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの材料層を第三の基板に付着させる工程と、前記第二の基板を除去する工程をさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第一の基板が供給ロールの形態で供給され、
前記少なくとも1つの材料層が連続的にその表面に形成され、
前記第二の基板が前記少なくとも1つの材料層の前記第二の表面に連続的に適用され、
前記第二の基板と前記少なくとも1つの材料層が第一のピックアップロール上に連続的に収集され、および、
前記第一の基板が第二のピックアップロールに連続的に収集される、
請求項1に記載の方法。 - 第一のリーダーフィルムに、前記第二の基板と少なくとも1つの材料層とを付着させる工程と、第二のリーダーフィルムに前記第一の基板を付着させる工程とをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの材料層を第一の基板から第二の基板に転写するためのアレンジメントであって、前記アレンジメントが、
複合材料のロールを含む供給ロールであって、前記複合材料が、第一の基板と、前記第一の基板と接触して、それにより、界面が決まる少なくとも1つの材料層と、前記少なくとも1つの材料層の第二の表面に付着した第二の基板とを含む、供給ロールと、
溶液を含む容器であって、前記溶液が水と少なくとも1つの電解質を含む、容器と、
前記溶液中に前記複合材料を配置したときにこの複合材料で規定されるカソードと、
前記溶液中において前記カソードから遠く離れた場所に配置するアノードと、
前記カソードと前記アノードに接続する電源と、
前記第二の基板/少なくとも1つの材料層に付着する第一のピックアップロールと、
前記第一の基板に付着する第二のピックアップロールとを含み、
前記カソードが前記界面に気泡を生成するように構成されて配置され、前記第二のピックアップロールが前記第一の基板を第一の方向へ引っ張るように構成されて配置され、前記第一のピックアップロールが前記少なくとも1つの材料層と共に前記第二の基板を第二の方向へ引っ張るように構成されて配置され、前記第一の方向と前記第二の方向は互いに分岐し、それによって分離の角度が決まる、アレンジメント。 - 前記少なくとも1つの材料層がグラフェンを含む、請求項19に記載のアレンジメント。
- 前記少なくとも1つの材料層が単原子層または複数層のグラフェンを含む、請求項19に記載のアレンジメント。
- 前記溶液中に前記複合材料が配置されたときにこの複合材料でアノードが規定され、カソードが前記溶液中において前記アノードから遠く離れた場所に配置される、請求項19に記載のアレンジメント。
- 前記第一の基板が、銅、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、白金、コバルト、ニッケルまたはそれらの組み合わせを含み、前記第二の基板が、ポリマーを含む、請求項19に記載のアレンジメント。
- 前記第一の基板が銅を含み、前記第二の基板がポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)またはポリエチレンテレフタレート(PET)を含む、請求項19に記載のアレンジメント。
- 前記第一の基板と、前記少なくとも1つの材料層と共に第二の基板が、異なった方向で分離ローラーから離れる、請求項19に記載のアレンジメント。
- 前記第一の基板がカーブしたローラーの表面から離れ、前記少なくとも1つの材料層と共に前記第二の基板が、前記ローラーから離れる前に、付加的な距離にわたり前記カーブしたローラーの表面に沿い続ける、請求項25に記載のアレンジメント。
- 前記少なくとも1つの材料層と共に前記第二の基板がカーブしたローラーの表面から離れ、前記第一の基板が、前記ローラーから離れる前に、付加的な距離にわたり前記カーブしたローラーの表面に沿い続ける、請求項25に記載のアレンジメント。
- 前記分離の角度が約1度〜約90度を含む、請求項19に記載のアレンジメント。
- 前記複合材料が前記第一の基板の反対側の表面の少なくとも一部に第二の材料をさらに含み、前記少なくとも1つの第二の材料層がポリマーを含む、請求項19に記載のアレンジメント。
- 前記第一の基板または前記第二の基板のうち一方が、他方の基板よりも可撓性が劣る、請求項19に記載のアレンジメント。
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