JP6124300B2 - Method for producing graphene laminate and method for producing transparent electrode using the graphene laminate - Google Patents

Method for producing graphene laminate and method for producing transparent electrode using the graphene laminate Download PDF

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本発明は、透明導電膜などに利用するためのグラフェン積層体の製造方法及び該グラフェン積層体を用いた透明電極の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a graphene laminate for use in a transparent conductive film and the like, and a method for producing a transparent electrode using the graphene laminate.

SP2結合した炭素原子による導電性の平面状結晶は「グラフェン」と呼ばれている。グラフェンについては非特許文献1に詳述されている。グラフェンは様々な形態の結晶性炭素膜の基本単位である。グラフェンによる結晶性炭素膜の例としては、一層のグラフェンによる単層グラフェン、ナノメートルサイズのグラフェンの数層から十層程度の積層体であるナノグラフェン、さらに数層から数十層程度のグラフェン積層体が基材面に対して垂直に近い角度で配向するカーボンナノウォール(非特許文献2参照)などがある。 Conductive planar crystals with SP 2 bonded carbon atoms are called “graphene”. The graphene is described in detail in Non-Patent Document 1. Graphene is the basic unit of various forms of crystalline carbon films. Examples of crystalline carbon films using graphene include single-layer graphene using one layer of graphene, nanographene that is a stack of several to ten layers of nanometer-sized graphene, and a graphene stack of several to several tens of layers Are carbon nanowalls (see Non-Patent Document 2) that are oriented at an angle close to perpendicular to the substrate surface.

グラフェンによる結晶性炭素膜は、その高い光透過率と電気伝導性のため、透明導電膜や透明電極としての利用が期待されている。さらにグラフェン中の電子およびホールのキャリア移動度は室温でシリコンの100倍も高い最大20万cm2/Vsになる可能性がある。このグラフェンの特性を生かしてテラヘルツ(THz)動作を目指した超高速トランジスタの開発も進められている。
グラフェン膜の製造方法については、これまで、天然黒鉛からの剥離法、炭化ケイ素の高温熱処理によるケイ素の脱離法、さらにさまざまな金属表面への形成法などが開発されている。最近、銅箔表面への化学気相合成法(CVD)によるグラフェンの形成法が開発された(非特許文献3、4参照)。この銅箔を基板とするグラフェン成膜手法は、熱CVD法によるものであって、原料ガスであるメタンガスを約1000℃程度で熱的に分解し、銅箔表面に1層から数層のグラフェンを形成するものである。
A crystalline carbon film made of graphene is expected to be used as a transparent conductive film or a transparent electrode because of its high light transmittance and electrical conductivity. Furthermore, the carrier mobility of electrons and holes in graphene may be up to 200,000 cm 2 / Vs, which is 100 times higher than that of silicon at room temperature. Development of ultra-high-speed transistors aiming at terahertz (THz) operation utilizing the characteristics of this graphene is also underway.
As for the method for producing a graphene film, a method of peeling from natural graphite, a method of desorbing silicon by high-temperature heat treatment of silicon carbide, and a method of forming on various metal surfaces have been developed. Recently, a method of forming graphene by chemical vapor deposition (CVD) on the copper foil surface has been developed (see Non-Patent Documents 3 and 4). This graphene film formation method using a copper foil as a substrate is based on a thermal CVD method, in which methane gas, which is a raw material gas, is thermally decomposed at about 1000 ° C. to form one to several layers of graphene on the copper foil surface Is formed.

この熱CVD法によるグラフェン膜成膜は、合成温度が約1000℃という高温プロセスであり、かつプロセス時間が長いという問題があった。本発明者らは、より低温で短時間にグラフェン膜を形成する手法を、銅箔基板上にマイクロ波表面波プラズマを用いたプラズマCVDにより実現しており、大面積透明導電性炭素膜によるタッチパネルの試作もおこなっている(非特許文献5)。また、金属製基材内部に含まれる微量の炭素を加熱により基材表面に析出させ、さらに減圧下において水素ガスを用いたプラズマ処理を行うことにより、該基材表面にグラフェンを成長させてグラフェン透明導電膜を得ることも提案している(特許文献2)。   This graphene film formation by the thermal CVD method has a problem that the synthesis temperature is a high temperature process of about 1000 ° C. and the process time is long. The present inventors have realized a technique for forming a graphene film at a lower temperature in a shorter time by plasma CVD using microwave surface wave plasma on a copper foil substrate, and a touch panel using a large-area transparent conductive carbon film Has also been prototyped (Non-Patent Document 5). In addition, a small amount of carbon contained in the metal base material is deposited on the surface of the base material by heating, and further, plasma treatment using hydrogen gas is performed under reduced pressure to grow graphene on the surface of the base material. It has also been proposed to obtain a transparent conductive film (Patent Document 2).

CVD法を用いたグラフェン膜は、触媒金属上に形成されたものであり、そのままの状態ではデバイス用途などには使えない。そのため、様々な転写方法が提案されている。例えば、特許文献1では触媒金属上に形成されたグラフェン膜の上に、シロキサン系化合物、アクリル系化合物、エポキシ系化合物等のバインダー層を形成してグラフェン膜をPET等の被転写材に固定する。次に、酸などのエッチング液によりグラフェン膜から触媒金属を溶解除去することにより、被転写材上にバインダー層を介してグラフェン膜が形成されたシートを得る技術が提案されている。   A graphene film using a CVD method is formed on a catalyst metal, and cannot be used as a device as it is. For this reason, various transfer methods have been proposed. For example, in Patent Document 1, a binder layer such as a siloxane compound, an acrylic compound, or an epoxy compound is formed on a graphene film formed on a catalyst metal, and the graphene film is fixed to a transfer material such as PET. . Next, a technique for obtaining a sheet in which a graphene film is formed on a transfer material via a binder layer by dissolving and removing the catalyst metal from the graphene film with an etching solution such as an acid has been proposed.

非特許文献4では、触媒金属上に形成されたグラフェン膜から触媒金属を溶解除去した後に他の基板に転写する方法が報告されている。すなわち、グラフェン表面に、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)等をアニソールに溶かした樹脂溶液を薄く塗布し、乾燥した後で、これをエッチング液に浸漬して触媒金属を除去して樹脂層に保持されたグラフェン膜を得、これを、シリコンなどの他の基板の上に貼り付け、アセトン等の溶剤で樹脂層を除去することにより、基板上にグラフェン膜が転写される。   Non-Patent Document 4 reports a method in which a catalyst metal is dissolved and removed from a graphene film formed on the catalyst metal and then transferred to another substrate. That is, a thin resin solution in which polymethyl methacrylate (PMMA) or the like is dissolved in anisole is applied onto the graphene surface, and after drying, this is immersed in an etching solution to remove the catalyst metal and retained in the resin layer. A graphene film is obtained, attached to another substrate such as silicon, and the resin layer is removed with a solvent such as acetone, whereby the graphene film is transferred onto the substrate.

特許文献3は、従来のグラフェン膜上にバインダー層を形成する方法の課題である、触媒金属表面の形状がグラフェン積層体に転写されるという問題を解決し、より曇りの少ない透明度の高いグラフェン積層体を形成する手法を提供することを目的とするものである。そして、該特許文献では、触媒金属上にCVD法によりグラフェン膜を形成した後、触媒金属をエッチングにより除去して、グラフェン膜を製造する方法において、粘着力のある面を有するフィルムを用意し、触媒金属を除去する前に、該フィルムの粘着力のある面をグラフェン膜の表面の全部及び/又は一部に仮止めする工程を備えることにより、上記課題を解決するものである。   Patent Document 3 solves the problem that the shape of the surface of the catalytic metal is transferred to the graphene laminate, which is a problem of the conventional method of forming the binder layer on the graphene film, and is a highly transparent graphene laminate with less haze The object is to provide a technique for forming a body. And in this patent document, after forming the graphene film on the catalyst metal by the CVD method, the catalyst metal is removed by etching, and in the method for producing the graphene film, a film having an adhesive surface is prepared, Before removing the catalytic metal, the above problem is solved by providing a step of temporarily fixing the adhesive surface of the film to the whole and / or part of the surface of the graphene film.

以上のように、触媒金属などの成膜基材上に形成されたグラフェン膜を、PET等に転写する方法としては、種々の提案がなされている。
しかしながら、PET等に転写されたグラフェンのシート抵抗は、およそ500Ω/□であり、タッチパネルなどの高い電気伝導性が要求される透明導電膜としては不十分であるため、グラフェンに別の元素を添加しドーピングを行う手法が提案されている。
As described above, various proposals have been made as a method of transferring a graphene film formed on a film formation substrate such as a catalyst metal to PET or the like.
However, the sheet resistance of graphene transferred to PET, etc. is about 500Ω / □, which is insufficient as a transparent conductive film that requires high electrical conductivity such as a touch panel, so another element is added to graphene. A method of doping is proposed.

例えば、非特許文献6は、グラフェン膜をエポキシ樹脂を用いてPET基板上に固定した後、塩化金の20mmol/Lニトロメタン溶液をPET基板上のグラフェンに塗布することにより、250Ω/□程度まで電気伝導性を高めることが提案されている。しかしながら、塩化金(III)を用いたドーピングは、電気伝導性の向上に大きな効果があるが、ドーパントが薄い黄色を呈していることによる透明度の低下と、時間の経過とともに塩化金が凝集し、金コロイドに見られるような赤紫色に変色すること、さらには溶媒のニトロメタンが引火性の高い有機溶媒であり、樹脂との反応性が比較的高いことが難点である。   For example, Non-Patent Document 6 discloses that after fixing a graphene film on a PET substrate using an epoxy resin, a 20 mmol / L nitromethane solution of gold chloride is applied to the graphene on the PET substrate, so that the electric power is reduced to about 250Ω / □. It has been proposed to increase conductivity. However, doping using gold (III) chloride has a great effect on improving electrical conductivity, but the transparency decreases due to the light yellow dopant, and gold chloride aggregates over time, It is difficult to change the color to reddish purple as seen in colloidal gold, and the nitromethane solvent is a highly flammable organic solvent and has a relatively high reactivity with the resin.

また、非特許文献7は、塩化金ニトロメタン溶液の代わりに、濃硝酸でドーピングする手法が示されている。該文献には、濃硝酸以外に、ニトロメタン溶液、濃硝酸ニトロメタン溶液、塩化金ニトロメタン溶液、塩化金酸水溶液、塩化金酸ニトロメタン溶液、硫酸、硫酸ニトロメタン溶液、塩酸、塩酸ニトロメタン溶液でドーピングした結果が示されている。濃硝酸は無色透明でドーピング前後の透過率変化の無いことが特徴であるが、濃硝酸と反応する基板や接着層には使えないことと、時間の経過とともにグラフェンから硝酸が脱離し、ドーピングの効果が低下することが難点である。   Non-Patent Document 7 shows a technique of doping with concentrated nitric acid instead of gold chloride nitromethane solution. In this document, in addition to concentrated nitric acid, the results of doping with nitromethane solution, concentrated nitric acid nitromethane solution, gold chloride nitromethane solution, chloroauric acid aqueous solution, chloroauric acid nitromethane solution, sulfuric acid, nitromethane sulfate solution, hydrochloric acid, nitromethane hydrochloride solution are included. It is shown. Concentrated nitric acid is colorless and transparent and has no change in transmittance before and after doping, but it cannot be used for substrates and adhesive layers that react with concentrated nitric acid. It is a difficult point that an effect falls.

特開2009−298683号公報JP 2009-298683 A 特願2013−120761号Japanese Patent Application No. 2013-120761 国際公開第2012/153674号International Publication No. 2012/153684

山田久美、化学と工業、61(2008)pp.1123-1127.Kumi Yamada, Chemistry and Industry, 61 (2008) pp.1123-1127. Y.Wu,P.Qiao, T.Chong, Z.Shen, Adv. Mater. 14(2002)pp.64-67.Y. Wu, P. Qiao, T. Chong, Z. Shen, Adv. Mater. 14 (2002) pp. 64-67. Alfonso Reina, Xiaoting Jia, John Ho, Daniel Nezich, Hyungbin Son, Vladimir Bulovic, Mildred S. Dresselhaus, Jing Kong, Nano letters, 9(2009)pp.30-35.Alfonso Reina, Xiaoting Jia, John Ho, Daniel Nezich, Hyungbin Son, Vladimir Bulovic, Mildred S. Dresselhaus, Jing Kong, Nano letters, 9 (2009) pp. 30-35. Xuesong Li, Yanwu Zhu, Weiwei Cai, Mark Borysiak, Boyang Han, David Chen, Richard D.Piner, Luigi Colombo, Rodney S. Ruoff, Nano Letters, 9(2009)pp.4359-4363.Xuesong Li, Yanwu Zhu, Weiwei Cai, Mark Borysiak, Boyang Han, David Chen, Richard D. Piner, Luigi Colombo, Rodney S. Ruoff, Nano Letters, 9 (2009) pp. 4359-4363. Jaeho Kim, Masatou Ishihara, Yoshinori Koga, Kazuo Tsugawa, Masataka Hasegawa, and Sumio Iijima, Appl.Phys.Lett.,98(2011)pp.091502_1-3.Jaeho Kim, Masatou Ishihara, Yoshinori Koga, Kazuo Tsugawa, Masataka Hasegawa, and Sumio Iijima, Appl.Phys.Lett., 98 (2011) pp.091502_1-3. Toshiyuki Kobayashi, Masashi Bando, Nozomi Kimura, Keisuke Shimizu, Koji Kadono, Nobuhiko Umezu, Kazuhiko Miyahara, Shinji Hayazaki, Sae Nagai, Yukiko Mizuguchi, Yosuke Murakami, and Daisuke Hobara, Appl. Phys. Lett., 102(2013)pp.023112_1-3.Toshiyuki Kobayashi, Masashi Bando, Nozomi Kimura, Keisuke Shimizu, Koji Kadono, Nobuhiko Umezu, Kazuhiko Miyahara, Shinji Hayazaki, Sae Nagai, Yukiko Mizuguchi, Yosuke Murakami, and Daisuke Hobara, Appl. Phys. Lett., 102 (2013) pp. 023112_1-3. Sukang Bae, Hyeongkeun Kim, Youngbin Lee, Xiangfan Xu, Jae-Sung Park, Yi Zheng, Jayakumar Balakrishnan, Tian Lei, Hye Ri Kim, Young Il Song, Young-Jin Kim, Kwang S. Kim, Barbaros Oe zyilmaz, Jong-Hyun Ahn, Byung Hee Hong, and Sumio Iijima, Nature Nanotechnol., 5(2010)574-578.Sukang Bae, Hyeongkeun Kim, Youngbin Lee, Xiangfan Xu, Jae-Sung Park, Yi Zheng, Jayakumar Balakrishnan, Tian Lei, Hye Ri Kim, Young Il Song, Young-Jin Kim, Kwang S. Kim, Barbaros Oe zyilmaz, Jong- Hyun Ahn, Byung Hee Hong, and Sumio Iijima, Nature Nanotechnol., 5 (2010) 574-578.

前記の塩化金ニトロメタン溶液や濃硝酸によるドーピングの手法は、グラフェンの透明導電膜としての電気伝導性を高める手法として有望と考えられる。
しかしながら、いずれの手法もグラフェンをPET等の透明基板に転写後にドーピングするものであるために、その基板あるいは接着層は、耐薬品性の高い材質であることが必要であり、また、時間の経過とともにドーピングの効果が薄れたり、変色したりする等の問題があることが判明した。
The above-described doping method using a gold chloride nitromethane solution or concentrated nitric acid is considered promising as a method for enhancing the electrical conductivity of graphene as a transparent conductive film.
However, since all the methods dope graphene onto a transparent substrate such as PET after the transfer, the substrate or the adhesive layer needs to be made of a material having high chemical resistance, and the passage of time At the same time, it has been found that there are problems such as the effect of doping fading or discoloration.

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、上記課題を解決して、どの基材にも、電気伝導性を高めるドーピングを施したグラフェン膜を形成することができ、さらにはその効果を持続させる手法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, solves the above problems, and can form a graphene film doped with any substrate to increase the electrical conductivity, Furthermore, it aims at providing the method of maintaining the effect.

本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた結果、微粘着シート上に仮固定されたグラフェン膜に、微粘着シートと化学的に反応しないドーピング溶液を用いて直接ドーピングを施し、電気伝導性を高めた後、PETなどの透明基材に該グラフェンを転写することにより、従来技術における上記課題を解決しうることが判明した。また、ドーピングされた層の上に、自己組織化単分子膜を形成する物質からなるドーパント固定層を設けることにより、ドーピング効果を持続させることができることも見出した。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have directly doped a graphene film temporarily fixed on the slightly adhesive sheet using a doping solution that does not chemically react with the slightly adhesive sheet. It was found that the above-described problems in the prior art can be solved by applying the graphene to a transparent substrate such as PET after applying and enhancing the electrical conductivity. It has also been found that the doping effect can be sustained by providing a dopant fixed layer made of a substance that forms a self-assembled monolayer on the doped layer.

本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものであり、以下のとおりのものである。
[1]微粘着シート上にグラフェン膜を仮固定した後、該グラフェン膜を、前記微粘着シートと化学的に反応しないドーピング溶液で処理をすることを特徴とするグラフェン積層体の製造方法。
[2]前記化学的に反応しないドーピング溶液が、塩化金(III)のイソプロピルアルコール溶液であることを特徴とする[2]に記載のグラフェン積層体の製造方法。
[3]さらに、自己組織化単分子膜を吸着させることを特徴とする[1]又は[2]に記載のグラフェン積層体の製造方法。
[4]グラフェン膜をパターン化した後、該グラフェン膜を微粘着シート上に仮固定することを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のグラフェン積層体の製造方法。
[5]微粘着シート上にグラフェン膜を仮固定した後、該グラフェン膜をパターン化することを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のグラフェン積層体の製造方法。
[6]微粘着シートと、
該微粘着シートに仮固定されたグラフェン膜と、
該グラフェン膜がドーパントによりドーピングされた層
を具備するグラフェン積層体。
[7]前記のドーピングされた層上に、自己組織化単分子膜を形成する物質からなるドーパント固定層をさらに具備する[6]に記載のグラフェン積層体。
[8]前記グラフェン膜が、パターン化されていることを特徴とする[6]又は[7]に記載のグラフェン積層体。
[9][6]〜[8]にいずれかに記載のグラフェン積層体の前記ドーピングされたグラフェン層又はドーパント固定層が形成されている面を、透明な被転写材に貼り合わせた後、前記微粘着シートを除去することにより、被転写材上にドーピングが施された透明電極を形成することを特徴とする透明電極の形成方法。
[10]透明な被転写材に、前記微粘着シートを除いた[6]〜[8]にいずれかに記載のグラフェン積層体が転写されて形成された透明電極であって、該被転写材とグラフェン膜の間にドーピングされたグラフェン層を有することを特徴とする透明電極。
The present invention has been completed based on these findings, and is as follows.
[1] A method for producing a graphene laminate, wherein a graphene film is temporarily fixed on a slightly adhesive sheet, and then the graphene film is treated with a doping solution that does not chemically react with the slightly adhesive sheet.
[2] The method for producing a graphene laminate according to [2], wherein the chemically non-reactive doping solution is an isopropyl alcohol solution of gold (III) chloride.
[3] The method for producing a graphene laminate according to [1] or [2], further comprising adsorbing a self-assembled monolayer.
[4] The method for producing a graphene laminate according to any one of [1] to [3], wherein the graphene film is patterned and then temporarily fixed on the slightly adhesive sheet.
[5] The method for producing a graphene laminate according to any one of [1] to [3], wherein the graphene film is temporarily fixed on the slightly adhesive sheet, and then the graphene film is patterned.
[6] a slightly adhesive sheet;
A graphene film temporarily fixed to the slightly adhesive sheet;
A graphene laminate comprising a layer in which the graphene film is doped with a dopant.
[7] The graphene laminate according to [6], further comprising a dopant fixed layer made of a substance that forms a self-assembled monolayer on the doped layer.
[8] The graphene laminate according to [6] or [7], wherein the graphene film is patterned.
[9] After the surface on which the doped graphene layer or the dopant fixed layer of the graphene laminate according to any one of [6] to [8] is formed is attached to a transparent transfer material, A method of forming a transparent electrode, comprising: forming a transparent electrode doped on a transfer material by removing the slightly adhesive sheet.
[10] A transparent electrode formed by transferring the graphene laminate according to any one of [6] to [8] except for the slightly adhesive sheet to a transparent transfer material, the transfer material And a graphene layer doped between the graphene film and the transparent electrode.

本発明の方法によれば、従来の転写後の塩化金ニトロメタン溶液や濃硝酸によるグラフェンのドーピングにおける課題を解決して、PETなどの透明基材にグラフェンを転写する前もしくは後のどちらの状態においてもグラフェンに電気伝導性を高めるドーピングを施すことができる。そして、本発明のグラフェン積層体を被転写材に転写して形成された透明電極は、該被転写材とグラフェン膜の間にドーピングされたグラフェン層を有するために、そのドーピングの効果を持続させることができる。さらに、本発明のドーパント固定層を具備することにより、グラフェン積層体のドーピングの効果を持続させることもできる。したがって、本発明の方法によりグラフェンの電気伝導性を高めた高導電性のグラフェン積層体を用いることにより、タッチパネル用途等の透明導電膜、トランジスタや集積回路等の半導体デバイスまたは電子デバイス、広面積を必要とする透明電極や電気化学電極、バイオデバイスなどへの応用が可能となる。   According to the method of the present invention, the conventional problem of doping graphene with a gold chloride nitromethane solution or concentrated nitric acid after transfer is solved, and before or after transferring graphene to a transparent substrate such as PET. Also, the graphene can be doped to increase electrical conductivity. The transparent electrode formed by transferring the graphene laminate of the present invention to the transfer material has a doped graphene layer between the transfer material and the graphene film, so that the effect of doping is maintained. be able to. Furthermore, by providing the dopant fixed layer of the present invention, the effect of doping the graphene stack can be maintained. Therefore, by using a highly conductive graphene laminate in which the electrical conductivity of graphene is increased by the method of the present invention, a transparent conductive film for touch panel use, a semiconductor device or an electronic device such as a transistor or an integrated circuit, a large area Application to necessary transparent electrodes, electrochemical electrodes, biodevices, etc. becomes possible.

成膜用基材と該基材上に成膜したグラフェン膜の構造の一例を示す概略図Schematic showing an example of the structure of a substrate for film formation and a graphene film formed on the substrate 平滑で微粘着力のある面を有するシートの構造の一例を示す概略図Schematic showing an example of the structure of a sheet having a smooth and slightly adhesive surface CVD法により成膜されたグラフェン膜の少なくとも一部に、平滑で微粘着力のある面を有するシートが気泡とともに仮止めした状態を示す概略図Schematic showing a state in which a sheet having a smooth and slightly adhesive surface is temporarily fixed together with bubbles on at least a part of a graphene film formed by a CVD method CVD法により成膜されたグラフェン膜の少なくとも一部に、平滑で微粘着力のある面を有するシートを気泡なく仮止めする工程を示す概略図Schematic showing a process of temporarily fixing a sheet having a smooth and slightly adhesive surface to at least a part of a graphene film formed by a CVD method without bubbles 例示的な実施形態において、成膜用基材がエッチングにより除去され、グラフェン膜が平滑で微粘着力のある面を有するシートに気泡無く仮止めされたグラフェン積層体を示す概略図In an exemplary embodiment, a schematic diagram illustrating a graphene laminate in which a film-forming substrate is removed by etching and a graphene film is temporarily fixed without bubbles on a sheet having a smooth and slightly adhesive surface. グラフェン積層体にドーピング層が施されたグラフェン積層体を示す概略図Schematic showing a graphene stack with a doping layer applied to the graphene stack ドーピング層を施したグラフェン積層体にドーパント固定層を施したグラフェン積層体を示す概略図Schematic showing a graphene stack with a dopant pinned layer on a graphene stack with a doping layer ドーピング層が施されたグラフェン積層体を、他の被転写材に転写することにより作製されたパターン電極を示す概略図Schematic showing a patterned electrode produced by transferring a graphene stack with a doping layer to another transfer material 本実施例に用いたマイクロ波表面波プラズマ処理装置を模式的に示す図The figure which shows typically the microwave surface wave plasma processing apparatus used for the present Example

以下、本発明について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の、成膜用基材(100)と該基板上に成膜したグラフェン膜(101)を示す概略図である。図1に示すように、成膜用基材の表面にグラフェン膜が形成される。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a film-forming substrate (100) and a graphene film (101) formed on the substrate according to the present invention. As shown in FIG. 1, a graphene film is formed on the surface of the film-forming substrate.

前記成膜用基材は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)等の金属から選択された少なくとも一種を使用することができる。また、当該基板は、その厚さが、1nmないし10mm程度、好ましくは500nmないし0.1mmの薄膜または箔が好ましく用いられる。   As the film forming substrate, at least one selected from metals such as copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), and aluminum (Al) can be used. The substrate is preferably a thin film or foil having a thickness of about 1 nm to 10 mm, preferably 500 nm to 0.1 mm.

成膜用基材上にグラフェン膜を形成する方法としてはCVD法が用いられ、例えば、触媒金属の存在下で原料ガスを導入し、原料ガスの熱分解により処理する熱CVD法や、マイクロ波プラズマにより処理する表面波マイクロ波プラズマ化学気相蒸着(CVD)法などがあるが、グラフェン膜が触媒基板上に形成できれば成膜方法はこの限りではない。   A CVD method is used as a method for forming a graphene film on a substrate for film formation. For example, a thermal CVD method in which a raw material gas is introduced in the presence of a catalytic metal and the raw material gas is thermally decomposed, or a microwave is used. There is a surface wave microwave plasma chemical vapor deposition (CVD) method in which treatment is performed by plasma, but the film forming method is not limited as long as the graphene film can be formed on the catalyst substrate.

成膜用基材の表面形状を変化することなく、また当該触媒金属基板の蒸発を生じることなくグラフェン膜を形成するためのCVD処理を施すためには、成膜用基材の融点(例えば銅の融点は1080℃)より十分低温において処理することが有効である。   In order to perform a CVD process for forming a graphene film without changing the surface shape of the film-forming substrate and without causing evaporation of the catalytic metal substrate, the melting point of the film-forming substrate (for example, copper It is effective to treat at a sufficiently lower temperature than the melting point of 1080 ° C.

図2は、本発明の、平滑でかつ微粘着力のある面を有するシートの構造の一例を示す概略図である。
平滑でかつ微粘着力のある面は、該シート(201)の少なくとも一方の面にあればよく、図に示す例のように、一方の面に粘着力のある場合、その粘着面には、粘着面に埃などの異物や意図せぬものとの粘着を防ぐために剥離可能な保護材(剥離ライナー)(202)により覆われていることが望ましい。粘着時には、この剥離ライナーを剥がして使う。該微粘着シート(201)の厚さは1μmから5mm、好ましくは20μmから1mmであることが好ましい。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the structure of a sheet having a smooth and slightly adhesive surface according to the present invention.
The smooth and slightly adhesive surface only needs to be on at least one surface of the sheet (201), and as shown in the figure, when one surface has adhesive force, It is desirable that the adhesive surface is covered with a peelable protective material (release liner) (202) in order to prevent adhesion of foreign matters such as dust and unintentional objects. When sticking, the release liner is peeled off. The thickness of the slightly adhesive sheet (201) is 1 μm to 5 mm, preferably 20 μm to 1 mm.

平滑でかつ微粘着力のある面を有するシートは、有機溶媒と反応しないものでなければならない。例えば、シロキサン系(ポリジメチルシロキサン)やアクリル系(アクリル酸エステル共重合体など)、ゴム系(合成ゴムなど)、ウレタン系(ウレタン樹脂など)などで全部及び/又は一部構成される微粘着シートが使用可能である。   A sheet having a smooth and slightly adhesive surface must be non-reactive with organic solvents. For example, slight adhesion composed entirely and / or partially of siloxane (polydimethylsiloxane), acrylic (acrylic ester copolymer, etc.), rubber (synthetic rubber, etc.), urethane (urethane resin, etc.) A sheet can be used.

図3、及び図4は、本発明において、成膜用基材(100)上にCVD法により成膜されたグラフェン膜(101)の少なくとも一部に、平滑でかつ微粘着力のある面を有するシート(以下、単に「微粘着シート」ということもある。)(201)を貼り合わせる工程を示す概略図である。   3 and 4 show a smooth and slightly adhesive surface on at least a part of the graphene film (101) formed by the CVD method on the film forming substrate (100) in the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a step of bonding a sheet (hereinafter, also simply referred to as a “slightly adhesive sheet”) (201).

該微粘着シート(201)の粘着面は、グラフェン膜(101)と貼り合わされており、成膜用基材(100)とは反対側で貼り合わされている。成膜用基材上に形成されたグラフェン膜と、該微粘着シート(201)を貼り合わせる時に、図3に示すように、粘着面に気泡(301)や異物が入ると、そこにはグラフェン膜が粘着されない。
したがって、十分注意深く気泡や異物が入らないように粘着することが肝心である。
The adhesive surface of the slightly adhesive sheet (201) is bonded to the graphene film (101), and is bonded to the opposite side of the film forming substrate (100). When the graphene film formed on the substrate for film formation and the slightly adhesive sheet (201) are bonded together, as shown in FIG. 3, if bubbles (301) or foreign substances enter the adhesive surface, The film does not stick.
Therefore, it is important to adhere carefully so that bubbles and foreign substances do not enter.

図5は、本発明において、成膜用基材が除去された後の、平滑でかつ微粘着力のある面を有するシート(201)とグラフェン膜(101)とからなるグラフェン積層体を示す概略図である。
成膜用基材を除去するには、湿式もしくは乾式などのエッチング方法がある。湿式エッチングでは、エッチング液として酸や腐食液(塩化第二鉄水溶液や過硫酸アンモニウム水溶液など)に、前記の図4に例示したような、成膜用基材上に形成されたグラフェン膜(101)に微粘着シート(201)を粘着した積層体を浸漬する方法がある。湿式エッチングでは、エッチング中にガスが発生するとグラフェン膜の微粘着シートからの剥離を誘発する恐れがあるので、ガスが発生するようなエッチング液は避けなければならない。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a graphene laminate comprising a sheet (201) having a smooth and slightly adhesive surface and a graphene film (101) after the film-forming substrate is removed in the present invention. FIG.
In order to remove the substrate for film formation, there are etching methods such as a wet method and a dry method. In wet etching, a graphene film (101) formed on a substrate for film formation as illustrated in FIG. 4 is used as an etching solution such as an acid or a corrosive solution (such as a ferric chloride aqueous solution or an ammonium persulfate aqueous solution). There is a method of immersing a laminate to which a slightly adhesive sheet (201) is adhered. In wet etching, if a gas is generated during etching, peeling of the graphene film from the slightly adhesive sheet may be induced. Therefore, an etching solution that generates a gas must be avoided.

図6は、本発明において、上記のグラフェン膜に、ドーパントによりドーピングされた層(以下、「ドーピング層」ということもある。)(601)が施されたグラフェン積層体を示す概略図である。
ドーピング層を形成するには、湿式もしくは乾式などのドーピング法がある。一例を示すと、塩化金、塩化鉄、塩化パラジウムなどのドーパントを溶媒に溶かし、平滑でかつ微粘着力のある面を有するシート(201)とグラフェン膜(101)とからなるグラフェン積層体のグラフェン面に塗布する。塗布の方法としては、一般に良く知られた方法としてスピンコートや浸漬などの方法がある。余分なドーピング溶液が付着している場合には、圧縮空気等を吹き付けることにより、余分な溶液を吹き飛ばすのが良い。
FIG. 6 is a schematic view showing a graphene laminated body in which a layer doped with a dopant (hereinafter also referred to as “doping layer”) (601) is applied to the graphene film in the present invention.
In order to form the doping layer, there are doping methods such as a wet method and a dry method. As an example, graphene of a graphene laminate comprising a sheet (201) having a smooth and slightly adhesive surface and a graphene film (101) in which a dopant such as gold chloride, iron chloride, and palladium chloride is dissolved in a solvent Apply to the surface. As a coating method, generally known methods include spin coating and dipping. When an excessive doping solution is attached, it is preferable to blow off the excessive solution by blowing compressed air or the like.

図7は、本発明において、ドーピング層を施したグラフェン積層体にドーパント固定層(701)を施したグラフェン積層体を示す概略図である。
ドーパント固定層には自己組織化単分子膜を用いることができる。自己組織化単分子膜には、有機硫黄分子、有機セレン分子、有機テルル分子、ニトリル化合物、モノアルキルシラン、カルボン酸、ホスホン酸、リン酸エステル、有機シラン分子、不飽和炭化水素、アルコール、アルデヒド、臭化アルキル、不飽和炭化水素、ジアゾ化合物、ヨウ化アルキルなどがある。好適には、酢酸チオールやウンデカンチオールなどの有機硫黄分子、トリクロロ(1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロ-n-オクチル)シランなどの有機シラン分子が適している。自己組織化単分子膜を形成するには、一般的に知られている溶液に浸漬する方法と、蒸気にさらす方法などがあるが、この限りではない。
FIG. 7 is a schematic view showing a graphene laminate in which a dopant fixed layer (701) is applied to a graphene laminate provided with a doping layer in the present invention.
A self-assembled monolayer can be used for the dopant fixed layer. Self-assembled monolayers include organic sulfur molecules, organic selenium molecules, organic tellurium molecules, nitrile compounds, monoalkyl silanes, carboxylic acids, phosphonic acids, phosphate esters, organic silane molecules, unsaturated hydrocarbons, alcohols, and aldehydes. , Alkyl bromides, unsaturated hydrocarbons, diazo compounds, alkyl iodides, and the like. Preferably, organic sulfur molecules such as acetic acid thiol and undecane thiol and organic silane molecules such as trichloro (1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluoro-n-octyl) silane are suitable. In order to form a self-assembled monolayer, there are a method of immersing in a generally known solution and a method of exposing to vapor, but not limited thereto.

図8は、本発明の一つの例示的な実施形態において、ドーピング層が施されたグラフェン積層体を、他の被転写材(801)に転写することにより作製されたパターン電極を示す概略図である。図に示すように、本発明のグラフェン積層体を被転写材に転写して形成されたパターン電極は、該被転写材(801)とグラフェン膜(101)の間にドーピング層(601)を有するために、そのドーピングの効果を持続させることができる。   FIG. 8 is a schematic view showing a patterned electrode produced by transferring a graphene stack with a doping layer to another transfer material (801) in one exemplary embodiment of the present invention. is there. As shown in the figure, the patterned electrode formed by transferring the graphene laminate of the present invention to a transfer material has a doping layer (601) between the transfer material (801) and the graphene film (101). Therefore, the doping effect can be maintained.

被転写材は、その転写面とグラフェン積層体との相互作用力が、グラフェン積層体と微粘着シート(201)との相互作用力より強いことを特徴とする基材である。このような被転写材は、それ自身が強い相互作用力を持つものでも、表面の加工により相互作用力を付与したものでよい。表面の加工とは、硬化性樹脂の塗布、表面の溶融、微細構造の形成などの方法があるが、方法はこの限りでない。   The material to be transferred is a base material characterized in that the interaction force between the transfer surface and the graphene laminate is stronger than the interaction force between the graphene laminate and the slightly adhesive sheet (201). Such a material to be transferred may be a material having a strong interaction force itself or a material to which an interaction force is applied by surface processing. The surface processing includes methods such as application of a curable resin, melting of the surface, and formation of a fine structure, but the method is not limited thereto.

以下にパターン電極を作製する方法を例示するが、同様の電極が作製されれば、方法はこの限りでない。
まず、グラフェン膜(101)が成膜された成膜用基材(100)を電極形状に切断する。切断には刃物を用いて切ったり、電極形状をパターン化した金型で打ち抜いたり、レーザー切断加工技術により切断する方法などがある。電極形状に切断した透明導電性炭素膜が成膜された成膜用基材を図2の断面構造を有する微粘着シート(201)にグラフェン面が内側になるように圧着する。微粘着シート上の成膜用基材を除去し、ドーピングを施す。必要であれば、ドーパント固定層を形成しても良い。
Although the method of producing a pattern electrode is illustrated below, if a similar electrode is produced, a method will not be this limit.
First, the film-forming substrate (100) on which the graphene film (101) is formed is cut into an electrode shape. For cutting, there are methods such as cutting with a blade, punching with a die having a patterned electrode shape, and cutting with a laser cutting technique. A film-forming substrate on which a transparent conductive carbon film cut into an electrode shape is formed is pressure-bonded to a slightly adhesive sheet (201) having the cross-sectional structure of FIG. The film-forming substrate on the slightly adhesive sheet is removed and doping is performed. If necessary, a dopant fixed layer may be formed.

グラフェン膜が電極形状にパターン化されたグラフェン積層体を、上記被転写材(801)に貼り合わせ、グラフェン積層体と被転写材との相互作用が微粘着シートとのそれよりも強い状態を保つ。微粘着シートを除去することにより、被転写材上にドーピングが施されたパターン電極が形成される。   A graphene laminate in which a graphene film is patterned into an electrode shape is bonded to the transfer material (801), and the interaction between the graphene laminate and the transfer material is kept stronger than that of the slightly adhesive sheet. . By removing the slightly adhesive sheet, a patterned electrode is formed on the transfer material.

また、パターン化したグラフェン膜を微粘着シート上に形成する方法として、グラフェン積層体から、不要なグラフェン膜をオゾンや酸素プラズマにより除去しても良い。   Further, as a method of forming a patterned graphene film on the slightly adhesive sheet, an unnecessary graphene film may be removed from the graphene stack by ozone or oxygen plasma.

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to this Example.

最初に、実施例で用いた評価方法について説明する。
《電気伝導特性測定》
本発明の方法で作製したグラフェン積層体のシート抵抗を測定し、電気伝導特性の評価とした。シート抵抗は、清田製作所&NTTアドバンステクノロジ製ファインピッチ四探針プローブ(バネ材接点型)を用いた四端針法で測定した。
First, the evaluation method used in the examples will be described.
<Measurement of electrical conduction characteristics>
The sheet resistance of the graphene laminate produced by the method of the present invention was measured to evaluate the electric conduction characteristics. The sheet resistance was measured by a four-end needle method using a fine pitch four-probe probe (spring material contact type) manufactured by Kiyota Manufacturing & NTT Advanced Technology.

(実施例1)
本実施例においては、各種溶媒に対する、ドーパントとしての塩化金(III)の溶解試験と、微粘着シートの耐薬品性試験を行った。
微粘着シートには、一方の面のみに微粘着性を有する、シロキサン系微粘着テープ(日東電工(株)製E-MASK DW100、粘着力:2.04gf/25mm)から、剥離ライナーを除去したものを用いた。試験結果を表1に示す。塩化金(III)の溶解性は、塩化金濃度20mmol/Lになる分量の塩化金(III)粉末を溶媒に混ぜ、マグネチィックスターラーで10分間攪拌した後の、溶解しなかった塩化金粉末の有無で判断した。また、微粘着シートの耐薬品性は、微粘着シートの粘着面に溶媒を塗布し、10分後の表面状態から判断した。
(Example 1)
In this example, a dissolution test of gold (III) chloride as a dopant in various solvents and a chemical resistance test of a slightly adhesive sheet were performed.
In the slightly adhesive sheet, the release liner was removed from a siloxane-based slightly adhesive tape (E-MASK DW100, manufactured by Nitto Denko Corporation, adhesive strength: 2.04 gf / 25 mm) having slight adhesiveness only on one surface. A thing was used. The test results are shown in Table 1. The solubility of gold chloride (III) was determined by mixing gold chloride (III) powder with a gold chloride concentration of 20 mmol / L in a solvent and stirring with a magnetic stirrer for 10 minutes. Judged by the presence or absence of. The chemical resistance of the slightly adhesive sheet was judged from the surface state after 10 minutes after applying a solvent to the adhesive surface of the slightly adhesive sheet.

Figure 0006124300
Figure 0006124300

上の表から分かるように、これらの溶媒の中では、イソプロピルアルコールのみが塩化金(III)粉末を容易に溶かし、かつ、シロキサン系粘着剤が塗布された微粘着シートにダメージを与えないことが分かった。   As can be seen from the table above, among these solvents, only isopropyl alcohol can easily dissolve the gold (III) chloride powder and not damage the fine adhesive sheet coated with the siloxane-based adhesive. I understood.

(実施例2)
本実施例においては、特許文献2に記載された方法、すなわち、電解銅箔の通電加熱と水素プラズマ処理を行って、グラフェン膜を製造した。
図9は、本実施例に用いたマイクロ波表面波プラズマ処理装置を模式的に示す図である。
図9に示すとおり、本発明に用いるマイクロ波表面波プラズマ処理装置は、上端が開口した金属製の処理容器(910)と、処理容器(910)の上端部に、金属製支持部材(904)を介して気密に取り付けられたマイクロ波を導入するための石英窓(903)と、その上部に取り付けられたスロット付き矩形マイクロ波導波管(902)と、通電加熱用電源(907)等から構成されている。
処理容器(910)の内部に設けられた、基材通電加熱用電極(906)に、金属基材(905)として電解銅箔基材を固定し、通電加熱と水素プラズマ処理を行う。処理手順は以下のとおりである。
(Example 2)
In this example, the graphene film was manufactured by performing the method described in Patent Document 2, that is, conducting heating and hydrogen plasma treatment of the electrolytic copper foil.
FIG. 9 is a diagram schematically showing the microwave surface wave plasma processing apparatus used in the present embodiment.
As shown in FIG. 9, the microwave surface wave plasma processing apparatus used in the present invention includes a metal processing vessel (910) having an open upper end, and a metal support member (904) at the upper end of the processing vessel (910). A quartz window (903) for introducing microwaves attached in an airtight manner, a rectangular microwave waveguide with a slot (902) attached to the top thereof, a power source for electric heating (907), etc. Has been.
An electrolytic copper foil base material is fixed as a metal base material (905) to a base material current heating electrode (906) provided inside the processing vessel (910), and current heating and hydrogen plasma treatment are performed. The processing procedure is as follows.

マイクロ波表面波プラズマ処理容器(910)内のプラズマ発生室(901)に設けられた基材通電加熱用電極(906)に、希硫酸で防錆剤を除去した電解銅箔を設置した。次に、排気管(908)を通して反応室内を1×10-4Pa以下に排気した。 An electrolytic copper foil from which a rust inhibitor was removed with dilute sulfuric acid was placed on a substrate energization heating electrode (906) provided in a plasma generation chamber (901) in a microwave surface wave plasma processing vessel (910). Next, the reaction chamber was evacuated to 1 × 10 −4 Pa or less through an exhaust pipe (908).

石英窓(903)と電解銅箔基材との距離が約8.5cmになるよう試料台の高さを調整した。
次に、処理室に処理用ガス導入管(909)を通して、水素ガスを導入した。水素ガス流量は、30.0SCCMであった。反応室内の圧力を排気管(908)に接続した圧力調整バルブを用いて、5Paに保持した。
The height of the sample stage was adjusted so that the distance between the quartz window (903) and the electrolytic copper foil base material was about 8.5 cm.
Next, hydrogen gas was introduced into the treatment chamber through a treatment gas introduction pipe (909). The hydrogen gas flow rate was 30.0 SCCM. The pressure in the reaction chamber was maintained at 5 Pa using a pressure adjusting valve connected to the exhaust pipe (908).

通電加熱用電源出力32.5Wの直流を銅箔基材に印加し、基板加熱を行った。処理中の基材の温度は、観察窓を通して放射温度計により測定した。約5分でおよそ500℃まで上昇した。そのまま水素ガス中で15分間加熱することにより、基材温度の安定化と基板表面のクリーニングを行った。その後、マイクロ波パワー400Wにてプラズマを発生させ、銅箔基材の水素プラズマ処理を行った。プラズマ処理中の基板の温度は、通電加熱のみの場合と比べて2割ほど高い値を示した。水素プラズマ処理中の基材が高温になると、銅箔が溶融したり、さらには蒸発により消失したりすることがある。したがって、十分注意深く基材の温度管理をすることが肝心である。以上の水素プラズマ処理の結果、銅箔基材上にグラフェン膜が形成される。プラズマ処理時間としては、30秒である。処理済みの電解銅箔基材は自然冷却の後、プラズマ発生室から取り出した。以上の処理により、図1に示す概念図の断面構造を有する電解銅箔上のグラフェン膜を作製した。   A direct current with a power output of 32.5 W for energization heating was applied to the copper foil base material to heat the substrate. The temperature of the substrate during processing was measured with a radiation thermometer through an observation window. The temperature rose to about 500 ° C. in about 5 minutes. The substrate temperature was stabilized and the substrate surface was cleaned by heating in hydrogen gas for 15 minutes. Thereafter, plasma was generated at a microwave power of 400 W to perform a hydrogen plasma treatment of the copper foil base material. The temperature of the substrate during the plasma treatment showed a value about 20% higher than that in the case of only current heating. When the base material during the hydrogen plasma treatment reaches a high temperature, the copper foil may be melted or further disappear due to evaporation. Therefore, it is important to carefully control the temperature of the substrate. As a result of the above hydrogen plasma treatment, a graphene film is formed on the copper foil base material. The plasma processing time is 30 seconds. The treated electrolytic copper foil base material was taken out from the plasma generation chamber after natural cooling. The graphene film on the electrolytic copper foil having the cross-sectional structure of the conceptual diagram shown in FIG.

次いで、前述のシロキサン系微粘着テープから剥離ライナーを除去した後、前記の電解銅箔上に成膜されたグラフェン膜に貼り合わせた。   Next, after removing the release liner from the siloxane-based slightly adhesive tape described above, it was bonded to the graphene film formed on the electrolytic copper foil.

過硫酸アンモニウム0.5mol/L水溶液中でエッチングすることにより電解銅箔を除去し、イオン交換水で十分に洗浄した。50℃の温風乾燥機にて、フィルムを乾燥させることにより、微粘着テープに仮固定されたグラフェン積層体を得た。   The electrolytic copper foil was removed by etching in a 0.5 mol / L aqueous solution of ammonium persulfate and thoroughly washed with ion-exchanged water. The film was dried with a hot air dryer at 50 ° C. to obtain a graphene laminate temporarily fixed to the slightly adhesive tape.

微粘着テープに仮固定されたグラフェン積層体への塩化金ドーピングは、塩化金(III)のイソプロピルアルコール溶液に該グラフェン積層体を5分間浸漬し、余分な溶液は圧縮空気で除去することにより行った。塩化金(III)は濃度0.2,2,5,10mmol/Lのイソプロピルアルコール溶液を使用し、ドーピング前後のシート抵抗を測定した。
結果を、下記の表に示す。
Doping gold chloride to the graphene laminate temporarily fixed to the slightly adhesive tape is performed by immersing the graphene laminate in an isopropyl alcohol solution of gold (III) chloride for 5 minutes and removing the excess solution with compressed air. It was. As the gold (III) chloride, an isopropyl alcohol solution having a concentration of 0.2, 2, 5, 10 mmol / L was used, and the sheet resistance before and after doping was measured.
The results are shown in the table below.

Figure 0006124300
Figure 0006124300

上の表から分かるように、本発明によれば、グラフェン膜を微粘着シートに仮固定したままドーピングができ、電気伝導性を高めることができる。   As can be seen from the above table, according to the present invention, doping can be performed while the graphene film is temporarily fixed to the slightly adhesive sheet, and electrical conductivity can be enhanced.

(実施例3)
本実施例においては、実施例2と同様の方法で作製したグラフェン積層体にドーパント固定層を形成し、変色の抑制を行った。
Example 3
In this example, a dopant fixed layer was formed on the graphene laminate produced by the same method as in Example 2 to suppress discoloration.

微粘着テープに仮固定されたグラフェン膜に塩化金をドーピングし、次にトリクロロ(1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロ-n-オクチル)シラン(以下、クロロシランと表記)の入ったシャーレと共に、真空デシケータ内で1時間気相吸着処理を行った。また、同様に塩化金をドーピングしたグラフェン膜サンプルに2mmol/Lの濃度にイソプロピルアルコールで希釈した10-カルボキシ-1-デカンチオール(以下、酢酸チオールと表記)をスピンコートで吸着させた。比較サンプルとして、ドーパント固定層を形成しないサンプルも用意した。これらのサンプルの塩化金をドーピングする前のシート抵抗と、ドーピング及びドーパント固定層形成処理後のシート抵抗および色を評価した結果を下表に示す。ドーパント固定層形成後の評価は、1ヶ月経過後のものである。   A graphene film temporarily fixed on a slightly adhesive tape is doped with gold chloride, and then with a petri dish containing trichloro (1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluoro-n-octyl) silane (hereinafter referred to as chlorosilane) The gas phase adsorption treatment was performed for 1 hour in a vacuum desiccator. Similarly, 10-carboxy-1-decanethiol (hereinafter referred to as acetate thiol) diluted with isopropyl alcohol to a concentration of 2 mmol / L was adsorbed on a graphene film sample doped with gold chloride by spin coating. As a comparative sample, a sample in which no dopant fixed layer was formed was also prepared. The following table shows the results of evaluating the sheet resistance of these samples before doping with gold chloride, and the sheet resistance and color after the doping and dopant fixed layer forming treatment. The evaluation after the formation of the dopant fixed layer is after one month.

Figure 0006124300
Figure 0006124300

上の表から分かるように、本発明によれば、従来技術に比べてドーピングの効果を持続しつつ、色の変化を抑える表面処理技術であることが分かった。   As can be seen from the table above, according to the present invention, it has been found that the surface treatment technique suppresses the color change while maintaining the doping effect as compared with the conventional technique.

本発明によれば、ドーピングで電気伝導性を高めたグラフェン積層体を供給し、その効果を持続させることができるため、タッチパネル用途等の透明導電膜、トランジスタや集積回路等の半導体デバイスまたは電子デバイス、広面積を必要とする透明電極や電気化学電極、バイオデバイスなどのグラフェンを用いるあらゆるデバイスや機器、応用製品への利用が可能であり、非常に重要な技術である。   According to the present invention, it is possible to supply a graphene laminated body whose electrical conductivity is increased by doping and to maintain the effect thereof. Therefore, a transparent conductive film for touch panel use, a semiconductor device such as a transistor or an integrated circuit, or an electronic device It is a very important technology that can be used for all devices, equipment, and applied products that use graphene such as transparent electrodes, electrochemical electrodes, and biodevices that require a large area.

100:成膜用基材
101:グラフェン膜
201:微粘着シート
201:剥離ライナー
301:気泡
601:ドーピング層
701:ドーパント固定層
801:被転写材
901:プラズマ発生室
902:スロット付き矩型マイクロ波導波管
903:マイクロ波を導入するための石英窓
904:石英窓を支持する金属製支持部材
905:金属基材
906:基材通電加熱用電極
907:通電加熱用電源
908:排気管
909:プラズマ処理用ガス導入管
910:処理容器
911:電流導入端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Base material for film-forming 101: Graphene film 201: Slightly adhesive sheet 201: Release liner 301: Bubble 601: Doping layer 701: Dopant fixed layer 801: Transfer material 901: Plasma generation chamber 902: Rectangular microwave conduction with slot Wave tube 903: Quartz window for introducing microwaves 904: Metal support member for supporting the quartz window 905: Metal base material 906: Electrode for base material heating heating 907: Power source for current heating 908: Exhaust pipe 909: Plasma Processing gas introduction pipe 910: Processing vessel 911: Current introduction terminal

Claims (9)

微粘着シート上にグラフェン膜を仮固定した後、該グラフェン膜を、塩化金(III)のイソプロピルアルコール溶液で処理をすることを特徴とするグラフェン積層体の製造方法。 A method for producing a graphene laminate, comprising: temporarily fixing a graphene film on a slightly adhesive sheet; and then treating the graphene film with an isopropyl alcohol solution of gold (III) chloride . さらに、自己組織化単分子膜を吸着させることを特徴とする請求項1に記載のグラフェン積層体の製造方法。 The method for producing a graphene laminate according to claim 1, further comprising adsorbing a self-assembled monolayer. グラフェン膜をパターン化した後、該グラフェン膜を微粘着シート上に仮固定することを特徴とする請求項1又は2に記載のグラフェン積層体の製造方法。 3. The method for producing a graphene laminate according to claim 1, wherein after the graphene film is patterned, the graphene film is temporarily fixed on the slightly adhesive sheet. 微粘着シート上にグラフェン膜を仮固定した後、該グラフェン膜をパターン化することを特徴とする請求項1又は2に記載のグラフェン積層体の製造方法。 3. The method for producing a graphene laminate according to claim 1, wherein the graphene film is patterned after temporarily fixing the graphene film on the slightly adhesive sheet. 微粘着シートと、
該微粘着シートに仮固定されたグラフェン膜と、
該グラフェン膜がドーパントによりドーピングされた層、
を具備するグラフェン積層体。
A slightly adhesive sheet,
A graphene film temporarily fixed to the slightly adhesive sheet;
A layer in which the graphene film is doped with a dopant;
A graphene laminate comprising:
前記のドーピングされた層上に、自己組織化単分子膜を形成する物質からなるドーパント固定層をさらに具備する請求項に記載のグラフェン積層体。 The graphene laminate according to claim 5 , further comprising a dopant fixed layer made of a material that forms a self-assembled monolayer on the doped layer. 前記グラフェン膜が、パターン化されていることを特徴とする請求項又は請求項に記載のグラフェン積層体。 The graphene laminate according to claim 5 or 6 , wherein the graphene film is patterned. 請求項のいずれか1項に記載のグラフェン積層体の前記ドーピングされたグラフェン層又はドーパント固定層が形成されている面を、透明な被転写材に貼り合わせた後、前記微粘着シートを除去することにより、被転写材上にドーピングが施された透明電極を形成することを特徴とする透明電極の形成方法。 The surface of the graphene laminate according to any one of claims 5 to 7 , wherein the doped graphene layer or the dopant fixed layer is formed, is bonded to a transparent transfer material, and then the slightly adhesive sheet A transparent electrode formed by doping is formed on the transfer material by removing the electrode. 透明な被転写材に、前記微粘着シートを除いた請求項にいずれかに記載のグラフェン積層体が転写されて形成された透明電極であって、前記被転写材とグラフェン膜の間にドーピングされたグラフェン層を有することを特徴とする透明電極。 A transparent electrode formed by transferring the graphene laminate according to any one of claims 5 to 7 to a transparent transfer material excluding the slightly adhesive sheet, wherein the transparent electrode is formed between the transfer material and the graphene film. A transparent electrode characterized by having a graphene layer doped with.
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