TW201538340A - 可撓且可伸展之石墨烯複合物薄膜及其製備方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種可撓及可伸展之石墨烯複合物薄膜，包含一石墨烯層及形成於該石墨烯薄膜上之一機能層；及一種製備該石墨烯複合物薄膜之方法。本發明更進一步提供一種製造石墨烯複合物薄膜之方法，包含：(a)提供一載體及一形成於載體表面之石墨烯層；(b)形成一包含一絕緣聚合物及一導電材料之機能層於石墨烯薄膜之頂部；及(c)藉由蝕刻劑將該載體溶解。本發明之石墨烯複合物薄膜不需要嚴苛形成條件及複雜的製造步驟，且能夠轉移至不同的基材，對於電子方面之應用具有相當大的益處。

Description

可撓且可伸展之石墨烯複合物薄膜及其製備方法

本發明係關於一可撓且可伸展之石墨烯複合物薄膜、其製備方法及其用途。

可伸展、可撓或可穿戴電子產品已快速發展並且領導電子應用至新的領域。這些新興的設備由於具有巨大的潛力可應用於廣大的範圍而引起了極大的熱潮，例如可穿戴式電腦、具伸展性的高撓性紙類顯示器、人工電子皮膚、健康監測之生物醫學應用以及生物驅動器等。未來的「智能」可伸展或可撓的電子模組需要整合多個關鍵電子裝置於一性聚合基材上，例如邏輯記憶體、電源供應器以及於顯示器。目前為止，曾被報導之成功發展的可伸展之電子設備發展核心包括電晶體、LEDs(發光二極體)、感測器、天線、太陽能電池以及電池等。對那些電子產品，如何製造及整合多個可撓及可伸展的電子設備至一聚合或非傳統基材，將是一項重大的挑戰，而導致此項難題的原因在於那些非傳統基材難以符合嚴苛的處理要求，以及對於高溫及化學處理過程的耐受性較差。

近來，目前已知最薄的材料之一-石墨烯，由於其特殊的物理性能及電性能而引起許多研究者及公司的關注。石墨烯之優異的機械可 撓性及彈性特性，連同其良好的載體流動性、透明性以及便宜等特性，促使石墨烯成為新一代具有可撓性及可摺疊性電子設備的一種卓越的電極材料。已有成功利用化學氣相層積法(CVD)生成大規模石墨烯薄膜，使得其適合實際應用以及滾輪式捲對捲(roll-to-roll)製造。除此之外，石墨烯對於有機材料提供良好的介面以及低接觸電阻。重要的是，結合其可撓性及對基材具有強大的黏附性，例如凡德瓦力(於SiO₂之附著能量為0.45Jm^-2)使得石墨烯成為良好的電極，能夠自然地附著於彈性基材上用於可撓且可伸展之電子應用設備上。

然而，傳統製造方法，包含完善的半導體技術及有機溶劑的 過程，是先將石墨烯薄膜轉印於選定的硬質、平坦或光滑的基材上，再進行由下而上的元件製程方式。在這些方法中，元件的基材需要預先決定且受限於製造條件、化學溶劑相容性以及操作要求。這些限制導致於在任意非傳統基材上製造更優良設備的困難度。除此之外，另一個可期待的策略是在一個良好建立的傳統平面基材進行製造過程，然後將所製備的元件剝離且轉移至所需的基材上，例如：軟塑料、非平面基板、功能元件或集成電路，以避免不適當的製造程序。然而，時至今日，這些石墨烯複合薄膜之製造方法仍然過於複雜且需要更進步的空間。

本發明一方面係提供一種可撓及可伸展之石墨烯複合薄膜，包含一石墨烯層及形成於該石墨烯層上之一機能層。

該機能層較好包含一絕緣聚合物及一導電材料。絕緣聚合物較好係至少一種選自由下列所組成之群組：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚醯亞 胺、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚(二甲基矽氧烷)及其組合。絕緣聚合物較好之濃度範圍為7~200mg/ml。

導電材料較好係至少一種選自由下列所組成之群組：聚苯 胺，聚噻吩，聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)，聚醯亞胺，聚磺苯乙烯(PSS)，聚吡咯，聚乙炔，聚(對-伸苯基)，聚(對-伸苯基硫醚)，聚(對-伸苯基伸乙烯基)、聚噻吩聚(亞噻吩基伸乙烯基)、奈米碳管、金屬奈米顆粒及其組合。

機能層之厚度較好為1至400nm。

該可撓且可伸展之石墨烯複合物元件較佳係進一步轉移至 一基材上。其中該基材可為非傳統基材。

較佳地，該石墨烯複合物薄膜進一步包含一金屬層沉積於該 機能層上。較佳地，該石墨烯複合物薄膜具有一寫多讀(WORM)型態之記憶體或可複寫型態記憶體之特徵。

本發明另一方面係提供一種製造一石墨烯複合物薄膜之方 法，包括：(a)提供一載體及形成於該載體表面之一石墨烯層；(b)形成一機能層於該石墨烯薄膜上部，該機能層包含一絕緣聚合物及一導電性材料；且(c)移除該載體以獲得該石墨烯複合物薄膜。此方法較好進一步包含下列步驟：(d)將該石墨烯複合物薄膜轉移至一預先拉伸之基材；及(e)釋放該預先拉伸之基材。此預先拉伸之基材較好為一彈性體。

石墨烯薄膜之形成較好利用化學氣相層積法。其中，機能層 之形成較好利用棒式塗佈、線棒式濕膜塗佈、旋轉途佈、浸塗法、壓鑄、微凹版塗佈，凹版塗佈、輥塗佈、浸塗、噴塗、絲網印刷、性版印刷、膠 版印刷或噴墨印刷法。

本發明之另一方面係提供一種裝置，包含如本發明之可撓且可伸展之石墨烯複合物薄膜。

非限制性及非全面性的實施例將結合以下圖式做說明。這些實施例之附圖僅為依據本說明書之內容而描繪，因此不應因這些內容而侷限本發明於實際上的權力範圍；本發明之特徵內容及優點將配合附圖以實施例之表達形式說明，其中：圖1(a)為記憶體標籤製作程序之示意圖；圖1(b)為GMML排列測量。

圖2為記憶元件之電子特性：(a)、(d)分別表示元件設於平面或彎曲狀態下之I-V特徵，(a)之插圖表示ON/OFF之正向電壓函數比值，而(d)之插圖表示當R=10mm之情況下，GMML彎曲所呈現之照片；(b)、(e)分別表示於彎曲前後之+1V讀取電壓下之程式化資料保留能力數據；(c)、(f)分別表示於彎曲前後，連續脈衝偏壓讀數為+1V時對寫入開啟(關閉)狀態之影響，插圖顯示用於測量之脈衝。

圖3中，(a)為經由蝕刻去除銅箔後之具有自由選擇基板能力之GMML；(b)~(g)為照片對應於GMML轉移至各種非傳統基材且伴隨其IV-曲線，包含貼附圓柱瓶之外圍(b)、一手套(PVC)(c)、一醫療腕帶(d)、一硬幣(e)、一P-類型矽片(f)及一有機二極管(g)。(GMML之大小約1cm²)。

圖4顯示RSOM之電子特性：(a)、(d)記憶體元件分別於平面及彎曲狀態下之I-V特徵，(d)中之插圖顯示於R=10mm時RSOM彎曲狀態； (b)、(e)為RSOM於讀取電壓為+0.5V時，分別於平面及曲面狀態下之DC循環切換測試；(c)、(f)於讀取電壓為+0.5V時，分別於平面及曲面狀態下之程式化之資料保留。

圖5顯示RDOMs於貼附各種非傳統基材上且對應的I-V曲線 伴隨於旁側，包含於(a)一名片、(b)一假指甲、(c)一圓柱瓶之外表面、(d)一醫療手環、(e)一可撕除式重複黏貼標籤(Post-it Flag)、(f)一3M scotch魔力膠帶。(RSOM面積為1cm²)。

圖6中，(a)Al/PMMA：P3HT/石墨烯元件之PMMA含量對於 關閉狀態、開啟狀態及開啟/關閉狀態電流比值的影響；(b)聚合物基質厚度對於開啟電壓之影響；(c)開啟及關閉狀態電流之單位面積相關。

圖7顯示可伸展有機記憶體元件之製造過程。

圖8顯示皺褶石墨烯複合物薄膜之(a)俯視圖及(b)角度視圖之電子顯微鏡掃描影像。

圖9顯示變形有機記憶體之電子特性：(a)變形記憶體元件之I-V特性；(b)作為正向偏壓函數之開啟/關閉比值。

圖10顯示有機記憶體於後續拉伸狀態下之電子特性：(a)於不同拉伸狀態下之程式化高導電度開啟狀態；(b)可伸展記憶體於不同拉伸狀態下之保留時間測試。

圖11之(a)至(e)顯示可伸展之有機記憶體於10%至50%之不同伸展狀態下之電子切換表現測試。

圖12顯示於重複伸展(30%拉伸)及舒展(0%拉伸)循環下之編碼態持久性測試，其中(a)於30%拉伸情況下之可伸展之有機記憶體，(b)重 複伸展(30%拉伸)及舒展(0%拉伸)500個循環狀態下之編碼開啟狀態，(c)重複伸展(30%拉伸)及舒展(0%拉伸)500個循環狀態下之起始於關閉狀態，(d)可伸展之有機記憶體於30%拉伸之伸展進行500循環。

本案所揭示之內容將以以下實施例及範例作為詳細之說明，並可參照附圖以使得本發明之概念可以由本技術領域人員輕易實現。

然而，必須要注意的是本發明所揭示之內容不僅限於本說明書中的實施例，而可以以其他不同的方式實現。圖式中，與本案不相關的部分內容已被省略，以提高附圖之明確性，並請一併參閱所揭示之圖號。

整篇說明書當中，所使用之辭彙「包含(comprises)」或「包括(includes)」意謂著除了描述的組成、步驟、操作指令及/或元素以外，不排除一或多個其他組成、步驟、操作指令及/或存在或附加元素。所使用之詞彙「大約(about)或約(approximately)」意指具有接近或可允許的誤差範圍，用於避免本發明所揭示之準確或絕對的數值受未知的第三方非法或非正當使用的。

[可撓及可伸展石墨烯複合物薄膜及包含其之設備]

本發明提供一可撓及可伸展性之石墨烯複合物薄膜，包含一石墨烯層及一形成於石墨烯層上之機能層。本文中詞彙「機能層」在此意指一層作用為活性層同時亦為保護層者。保護層用於支持石墨烯層並用於減少CVD-衍生之石墨烯於金屬載體剝離過程之損壞；而活性層給予石墨烯複合物薄膜不同特性使得石墨烯薄膜可用於更廣泛之用途，例如數據儲存之應用、晶體管、發光二極體、感測器以及電源供應器等。在說明性實施 例當中，機能層包括一絕緣聚合物以及一導電材料。

絕緣聚合物為至少一種選自由下列所組成之群組：聚(甲基 丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚醯亞胺、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚(二甲基矽氧烷)及其組合。絕緣聚合物較好為PMMA。絕緣聚合物具有濃度範圍為5至200mg/ml，較好為7至36mg/ml而能賦予本發明石墨烯複合物薄膜具有可複寫記憶的特徵。然而，為了給予石墨烯複合物薄膜一寫多讀(WORM)之記憶功能，該絕緣聚合物之濃度應高於7mg/ml。

導電材料至少一種選自由下列所組成之群組：聚苯胺、聚噻 吩、聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)、聚醯亞胺、聚磺苯乙烯(PSS)、聚吡咯、聚乙炔、聚(對-伸苯基)、聚(對-伸苯基硫醚)、聚(對-伸苯基伸乙烯基)、聚噻吩聚(亞噻吩基伸乙烯基)、奈米碳管、金屬奈米顆粒及其組合。導電材料之選擇係基於本發明中石墨烯複合物薄膜之應用，例如，若石墨烯複合物薄膜用於有機記憶體應用，則可選擇半導體高分子聚合物作為於導電材料；若石墨烯複合物薄膜用於晶體管及感測器，則可選擇奈米碳管、金屬奈米顆粒等等。相對於詞彙「導電聚合物(conductive polymer)」及「導電無機材料(conductive inorganic material)」於整篇文章中，其中詞彙「導電性(conductive)」解釋為同時包含導電物(conductor)中之導電性以及半導體(semiconductor)中之導電性。導電物質之濃度並未被限制，但較好高於絕緣聚合物之濃度。

於其他說明實施例當中，該機能層為一薄膜，具有介於1nm 至400nm之間之厚度，較好介於10nm至150nm之間，且最好介於50nm至100 nm之間。然而，本發明所揭示之內容不應被限制，且具有本領域通常知識者可以調整厚度以符合其需要。

本發明之可撓及可伸展之石墨烯複合物薄膜可進一步轉移 至一基材。本文中詞彙「非傳統基材(unconventional substrate)」意指任何基材，例如導電基材、絕緣基材、透明基材以及可撓之基材或透明且可撓基材。然而，本發明揭示之內容中並未對其有所限制。於本發明中，石墨烯層於石墨烯複合物薄膜中作為一附著層，用以與基材接觸。

根據本發明之石墨烯複合物薄膜，其可用於應用於許多不同 之設備，因而，本發明更進一步提供一設備，其包含本發明之石墨烯複合物薄膜，例如轉移式電晶體、發光二極體、感測器以及電源供應器等。例如，本發明提供一石墨烯透明電極，包含上述石墨烯複合物薄膜。一電極包含石墨烯複合物薄膜可適用於許多領域，例如液晶顯示裝置、電子紙顯示裝置、有機發光二極體裝置、觸控螢幕、可撓顯示裝置、有機LED、太陽能電池等。

相較於傳統的功能性石墨烯複合物薄膜，本發明之可伸展、 可轉移以及可撓之石墨烯複合物薄膜提供許多優點。首先，該石墨烯複合物薄膜可被輕易地轉移至所需之基材上，因此，嚴苛的合成及在非傳統基材上不適合之製造過程得以避免。第二，此可轉移至有機元件之石墨烯複合物薄膜可減少使用傳統液相技術時溶劑可能造成之破壞。此獨特轉移特性可增進3D堆疊記憶體或多重有機電子模組之發展。第三，本發明之石墨烯複合物薄膜具有可整體自由移轉至許多不同種類基材之可能，例如：硬質、可撓、可伸展、非平面、粗糙等。此種可選擇多種基板之優點可大大 地促進先進的記憶元件於電子產品的應用，例如：可撓、可穿戴或表皮電子裝置等。考慮到生產成本之效益，本發明之石墨烯複合物薄膜係簡單且具高收益性；更且，此可撓性之石墨烯複合物薄膜之底電極及聚合記憶組成物之整合，適合使用滾輪式捲對捲(roll-to-roll)工業製造。

[可撓且可伸展之石墨烯複合物薄膜製備方法]

本發明提供一製造石墨烯複合物薄膜之方法，包括：(a)提 供一載體及形成於該載體表面之一石墨烯層；(b)形成一個機能層於石墨烯層，該機能層包含一絕緣聚合物及一導電性材料；及(c)以蝕刻劑溶解載體。

石墨烯層形成之方法中，可以利用目前本領域所揭示之一般 方法來形成石墨烯層(又稱石墨烯膜)而沒有任何之限制。例如，可以使用化學氣相層積法(CVD)。然而，本發明並不限於此。化學氣相層積法可包含快速升溫化學氣相沈積(RTCVD)、感應式耦合電漿輔助化學氣相沉積系統(ICP-CVD)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、常壓化學氣相沉積(APCVD)、有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)及電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)。然而，本發明並不限於此。

於另一說明實施例當中，石墨烯膜可經由氣相沉積法形成於 一金屬催化薄膜(或載體)。例如，金屬催化薄膜可為一種選自由下列所組成之群組：Ni、Cu、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V、Zr、Ge、Ru、Ir、黃銅、青銅、不銹鋼及其組合。

石墨烯層之製備中，石墨烯可藉由注入氣相之碳源至載體而 增長，並加熱載體。於一說明性實施例當中，載體係置於一腔室當中。當氣相注入腔室時，所供應的碳源例如：一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙 醇、乙炔、丙烷、丁烷、丁二烯、戊烷、戊烯、環戊二烯、己烷、環己烷、苯或甲苯等被注入腔室中，並同時加熱基板，例如溫度範圍為300℃至2,000℃。其結果為，所供應碳源中之碳成分彼此結合形成六角板狀之結構而使石墨烯生成。藉由冷卻石墨烯而能獲得整齊排列之石墨烯膜。然而，於載體上形成石墨烯之方法並不限於氣相沉積法。於本發明之實施例當中，任何可於載體上形成石墨烯之方法皆可使用。必須了解本發明所揭示者並不限於石墨烯膜形成於載體上之特定方法。

有許多方法能使機能層形成於石墨烯膜上，例如：棒式塗佈、線棒式濕膜塗佈、旋轉途佈、浸塗法、壓鑄、微凹版塗佈、凹版塗佈、輥塗佈、浸塗、噴塗、絲網印刷、柔性版印刷、膠版印刷或噴墨印刷法。然而，本發明並不限於此。

溶解或移除載體可利用乾式蝕刻法，藉由蝕刻裝置例如反應式離子蝕刻機(RIE)、感應耦合電漿活性離子蝕刻(ICP-RIE)、電感耦合式乾蝕刻系統(ECR-RIE)、反應離子束刻蝕(RIBE)或化學輔助離子束刻蝕(CAIBE)；濕式蝕刻利用蝕刻劑例如氫氧化鉀(KOH)、四甲基氧化銨、(TMAH)、乙二胺鄰苯二酚(EDP)、緩衝式氧化物蝕刻劑(BOE)、氯化鐵、硝酸鐵、氟化氫、硫酸、硝酸、磷酸、鹽酸、氟化鈉、氟化鉀、氟化銨、氟化鋁、氟化氫鈉、氟化氫鉀、氟化氫銨、氟硼酸及四氟硼酸銨等；或一種利用氧化膜蝕刻劑之化學機械拋光過程。

根據其他說明性實施例，石墨烯複合物薄膜可進一步轉移至基材上。例如：基材可以為下列材料：聚對苯二甲酸乙酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚矽烷、聚矽氧烷、聚矽氮烷、聚乙烯(PE)、聚碳矽烷、 聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、環烯烴共聚物(COC)、聚乙基丙烯酸甲酯、環烯烴聚合物COP、聚丙烯(PP)、聚醯亞胺(PI)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚縮醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚碸(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)、或聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟烷基聚合物(PFA)。然而，本發明不限於此。石墨烯複合物薄膜較好係轉移至預先拉伸之基材，接著釋放該預先拉伸之基材，因此，所獲得之石墨烯複合物薄膜為變形狀態而可藉由垂直位移及水平拉伸間之轉換而延長，因此實現其伸展性。於一個優選的實施例當中，預先拉伸之基材為一種彈性體，例如未飽和橡膠、飽和橡膠或其他種類之彈性體，例如熱塑性彈性體、彈性蛋白、聚硫橡膠等。

相較於傳統方法中保護層首先以旋轉塗佈或噴射印刷至石 墨烯薄膜以做為支持體，再使用蝕刻劑移除金屬催化劑(載體)，接著將保護層/石墨烯之堆疊轉移至其他基材，最後，使用溶劑移除保護層以完成石墨烯膜之轉移，本發明省略了移除機能層的步驟，該機能層不僅作為保護層，亦作為元件主動層，具有功能性的應用。

根據本發明，該石墨烯複合物薄膜可透過一簡單的單一步轉 移程序，而可隨時轉移至所需之基材上，因此，對於某些範圍之先進電子應用，例如可撓、可穿戴式電腦及表皮電子產品等，具有很大的益處。除此之外，不像傳統保護層於石墨烯薄膜上須受移除，本發明之石墨烯複合物薄膜可簡單地轉移而不需移除機能層，因此奠定了具有前景之垂直堆疊有機電子元件及創造可撓3D設計電路的方法。

[實施例]

下文中，關於本發明所揭示之內容將以實施例及圖式做為說明。然而，本發明所揭示之內容並不侷限於這些實施例及圖式。

實施例1-製備石墨烯複合物薄膜且進一步製造名為「石墨烯大分子記憶體標籤(graphene macromolecular memory label,GMML)」之可轉移及可撓之黏貼型記憶體標籤

圖1(a)顯示實施例1之製造過程示意圖。使用CVD技術於銅箔(載體)上形成一石墨烯層。詳細之形成方式可於先前技術獲得，故不在此詳述。一包含聚(3-丁基噻吩)(P3BT，10mg，Sigma-Aldrich)、氯苯(0.5mL)及聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA，0.5mL，950k A4，Micro-Chem)之聚合物溶液於50℃下攪拌一天，於旋轉塗佈法過程開始10分鐘前將所得之溶液滴於石墨烯層上，再以2500rpm轉速旋轉20秒(由薄膜厚度輪廓測度儀(alpha step)測量約120nm)以形成機能層。為了完成元件之製造，一鋁層(300nm)於2×10^-6torr之壓力下，熱沉積於機能層之頂部。此鋁電極為直徑0.54mm之圓形圖案，且由石墨烯及鋁電極重疊區域所定義之典型活性區域為0.23mm²。最後，將元件浸漬於硝酸鐵(Fe(NO₃)₃)(0.05g/ml)水溶液中約4小時，將捨棄性質之銅箔移除。接下來，將此石墨烯層/PMMA：P3BT(機能層)/鋁記憶體標籤，(簡稱為GMML)轉移至去離子水(DI水)中，將Cu蝕刻劑去除以獲得本發明之石墨烯複合物薄膜。

[實驗例1]

為了執行I-V之測量，將石墨烯複合物薄膜轉移至聚對苯二甲酸乙二酯(PET)基材並自然風乾，而一接觸金屬(Ni)則預先沉積於PET之周邊且部分與石墨烯複合物薄膜接觸，如圖1(b)所示。於此結構當中，石墨烯 層作為可撓的底電極及接觸面以轉移GMML至所需之基材上。

利用安捷倫4156C精準半導體參數分析儀搭配安捷倫 41501B測量GMML之電氣特徵。除非有其他額外說明，所有電氣特性於室溫及一般環境下測量。

計算GMML於平面及彎曲狀態下之電氣切換以及記憶效 應。圖2(a)表示GMML於平面狀態下之記憶特性，箭號表示掃頻電壓之方向。起先，當掃頻偏值為0至+2.2V時，該所製備元件於低導電狀態(OFF-狀態，階段I)伴隨著約10^-11至10^-10A的低電流。一旦所施加的電壓超過一+2.2V開啟電壓，可觀察到迅速增加之電流(階段II)，意味著一從低(OFF)到高(ON)導電態的轉換，伴隨著約10⁶之高的ON/OFF電流比例(圖2(a)中插圖)。 從關(OFF)至開(ON)之狀態轉換等同於在數位儲存設備中「寫入」的命令，且高ON/OFF電流比例也代表資料存取時錯誤讀取的低機率。相較於其他不同種類之石墨烯記憶體設備，GMML展現了相對低的寫入電壓，意味其可作為一種有前景之低功率消耗記憶體應用。此程式化設備於接下來之掃描(階段III及IV)保留此高導電度狀態。除此之外，此高導電度之狀態甚至在電源關閉時依然存在，表示其具有非揮發特性之記憶功效。此高導電度的狀態無法藉由反向偏值掃描而恢復(階段V及VI)，顯示GMML展現一種一寫多讀取(WORM)類型之記憶體。

除了低寫入電壓及低錯誤讀取機率外，此元件之穩定度，包 括數據保留及連續脈衝讀數壓力之刺激效應同樣是WORM類型記憶體應用上的一個重要特點。為了測試數據保留之能力，以讀取電壓+1V於固定區間探測ON/OFF狀態。如同圖2(b)所示，於相當大的持續10⁴秒之區間內，OFF 及程式化開啟(ON)狀態仍然維持相同的幅度而沒有顯著的下降。此未施加持續偏壓仍具有優良電子穩定度顯示其於非揮發性記憶體上具有良好的應用能力。為了更深入了解脈衝讀取壓力之效果，將此元件於起始於關閉(或開啟)狀態且以連續脈衝讀取壓力偏值於+1V、脈衝期間3μs及持續5μs之狀態下持續讀出，由圖2(c)中可見，直至10⁷的連續讀取脈衝下仍有穩定的編碼訊息。從應用的角度來看，GMML穩定的表現具有商業前景可應用於廣大的記憶體應用範圍，例如可攜式硬碟、低成本電子標籤及射頻識別標籤(RFID)等。

[實驗例2]

GMML更進一步於彎曲狀態下進行特性之分析，並將結果 與平面狀態相比較。在此，GMML彎曲成一彎曲半徑為10mm之凹面(見圖2(d)中插圖)。其電測量之過程與平面狀態下測量之條件是相同的。如圖2(d)所示，彎曲狀態之GMML展現了與平面狀態相似的WORM類型的記憶體特性及電流層次表現。這些記憶體特性在重複彎曲後仍然具有重現性且穩定狀態。圖2(e)顯示了GMML於彎曲狀態下資料之保存能力。同樣的，程式化狀態可經由高開啟/關閉電流比約10⁶明顯區別，且可承受大於10⁴s而沒有任何降解。再者，編碼訊息在重複10⁷次讀取後仍可正確存取(圖2(f))。顯然，GMML卓越的數據保存能力以及穩定度不因其彎曲狀態而改變，意味著無論GMML之物理性呈現方式，其表現均值得信賴。

[實驗例3]

在確認GMML於各種幾何變形的PET基材上具有良好的性 能後，將GMML更進一步被轉移至許多具有挑戰性的非傳統基材上。圖3(a) 顯示移除支撐銅箔後，自由站立(free-standing)的GMML。此自由站立之GMML已隨時可轉移至各種不同之基材，包括剛性及柔軟的種類。使用相同於先前所提到轉移至PET基材後所使用的加工及測量方式，量測這些轉移後之元件。所對應之I-V特性呈現於這些轉移後之GMML照片旁。首先，將GMML轉移至一剛性之圓柱型藥品瓶(直徑為20mm)(圖3(b))，顯示GMML可輕易地轉移至非平面表層之物體上且仍具有相同的記憶體特性。接下來，將GMML轉移至可穿戴式且具可伸展之PVC手套，如圖3(c)所示，且記憶體元件仍然表現一如往常，因此提供了一發展穿戴式電子產品的成功案例。GMML亦可作業於一彎曲的醫療腕帶上，如圖3(d)，展示了一個可實際運作的可撓電子產品應用。同樣的，於一更粗糙且具有導電性之硬幣表面上進行記憶體表現測試(圖3(e))，而結果顯示其開啟狀態電流高於其他種類基材，這可能是由於石墨烯複合物薄膜完全覆蓋於具有導電性之硬幣之銅表面而導致低面內電阻的產生。隨後，將GMML被轉移至P-類型之Si晶圓以形成一1D-1R之構型(圖3(f))。於讀取電壓為±1V時，開啟狀態電流於正向及反向偏壓下分別為約10^-4及約10^-6A，達到整流比接近混合記憶體元件於開啟狀態時之兩個數量級。最後，使用一有機串聯二極管記憶元件(圖3(g))。 此串流元件之整流特性來自於底部有機二極管於讀取電壓為±1V時，具有一個數量級之整流比例。

根據以上範例證實，GMML可輕易轉移至許多不同的非傳統基板上，包括柔軟、可撓或有機/無機機能元件，具有100%保真性。

實施例2-合成石墨烯複合物薄膜並進一步製造名為「可重複讀寫黏貼型有機記憶體(re-writable sticker-type organic memory,RSOM)」 之具有可轉移性、複寫性及可撓性之黏貼型記憶體標籤

製造過程類似於實施例1。一石墨烯層藉由CVD技術生成於銅箔(載體)之上。一種由聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA，18mg，Mw=950k，Sigma Aldrich Co.)及聚(3-己基噻吩)(P3HT，2mg，Mw=40k，Luminescence Technology Co.)溶於氯苯(CB，1mL)之聚合物溶液以50℃攪拌一天。然後，該以製備好之溶液以2000rpm之速率持續20sec(藉由薄膜厚度輪廓測度儀測量值為約130nm)之速率旋轉塗佈至石墨烯生成之銅箔上，而後於減壓之環境下使之乾燥並生成機能層。接下來，利用Cu蝕刻劑，即硝酸鐵水溶液(Fe(NO₃)₃)(0.05g/ml)將底部之銅箔溶解。接著，該黏貼型有機記憶體(ROSM)先轉移至去離子水以洗去Cu蝕刻劑以獲得本發明之石墨烯複合物薄膜。所有關於所製造之記憶體元件之電子特徵皆以Keithley 4200半導體參數分析儀進行分析，且皆於室溫下一般環境進行測試。

[實驗例1]

為了執行I-V之測量，將石墨烯複合物薄膜轉移至聚對苯二甲酸乙酯(PET)基材上並自然乾燥。元件頂部之電極由厚度300nm之鋁組成，其係於2×10^-6torr壓力下經由圓形圖案之遮罩熱沉積於黏貼型有機記憶體。記憶體元件之區域定義為頂部Al電極及石墨烯複合物薄膜三明治狀之間的區域，為0.23mm²。為了探測石墨烯電極底部(石墨烯層)，PET基材之邊緣預先沉積了導電金屬(Ni)且部分與石墨烯電極底部相接觸。黏貼型記憶體(石墨烯層/PMMA：P3HT(機能層)/Al)之電器開關表現與雙穩態記憶效應以電流-電壓(I-V)特徵說明，如圖4(a)所示。起初，先測量於一平面下之PET之黏貼型有機記憶體。將偏壓施加於Al電極頂部，伴隨適當的電流0.0001A 以防止元件硬性崩潰，且將石墨烯電極接地。箭頭指向為所施加電壓之掃描方向。首先，當掃描偏壓由0至6V時，電流開始於低導電(OFF)狀態，具有相當低的電流約10^-10A並同時於低偏壓區間內單調遞增。當所施加之電壓大於開啟(turn-on)電壓(約+3.6V)時，可發現電流突然增強並由低(OFF)轉變至高導電度(ON)狀態。此電氣轉換行為對應於數位儲存設備「寫入」過程。 此程式化之高電流狀態在連續的向前掃描可維持，意味著記憶體之非揮發特性。讀取電壓為0.5V時，開啟(ON-)與關閉(OFF-)狀態電流之標準值分別為10^-5A及10^-10A，具有高開啟/關閉(ON/OFF)比例約10⁵，而可作為黏貼型記憶體中數位訊息(「0」或「1」)程式化之預備識別。而後，當偏壓為負向掃描而無限制電流時，程式化高電流狀態在合適的負向偏壓(約-2.6V)時恢復至原始低導電度(OFF)狀態，意指該記憶體具有可重複寫入的特性。此回復過程等同於數位記憶體應用之「擦除」過程。此擦除之關閉狀態可於隨後之寫入偏壓掃描中再一次被重新程式化至開啟狀態。因此，黏貼型記憶體之I-V特徵展現典型可複寫轉換之記憶體模式。

為了調查可擦除黏貼型記憶體之可複寫能力，其寫入及擦除 過程為藉由直流掃描模式進行周期性轉換，且電流於每個周期掃描中電壓為0.5V時進行讀出。如同圖4(b)所示，元件可順利操作80次以上，且仍然顯示約為10⁵之大ON/OFF電流比。除此之外，為了評估除記憶體對於數據之保存能力，關閉及程式化開啟之狀態於0.5V之一段固定區間後分別讀出。圖4(c)顯示關閉狀態及編碼開啟狀態以相同次序保持於程式化狀態超過1.5小時。根據以上結果，黏貼型記憶體展現一種可恢復性及穩定的雙穩態電記憶體表現，促進其廣泛運用於商業電子系統之非揮發性訊息儲存裝置，例 如隨身碟、智慧型平板、數位遊戲機、相機等。

[實驗例2]

為了更進一步評估RSOM用於應用於可撓記憶體之可行性，於RSOM彎曲後檢視其雙穩態切換表現。如同圖4(d)中插圖所示，於PET上之黏貼型記憶體彎曲成具有表面曲率半徑為10mm之凹面。進行測量之條件與測量平面時相同。如同圖4(d)所示，彎曲後之RSOM展現一種類似於電遲滯之現象，顯示其於不同幾何狀態下之數位訊息儲存能力。當彎曲狀態下之偏壓讀數為0.5V時，其開啟/關閉電流比例為10⁵，如同於平面狀態時之比例，顯示該表現記憶體功能並不因為其彎曲狀態而改變。相關的循環測試及保留能力亦用來確認軋製形變後之複寫能力及記憶體表現。圖4(e)顯示，即使在80次直流掃描後，其複寫能力及開啟/關閉切換仍具有優良表現，意指可撓記憶體應用具有再生性。此外，開啟/關閉電流比例可顯然地辨別超過1.5小時，意指其保持能力並不受彎曲影響。因此，RSOM即使在物理彎曲之狀態下依然可保持優良數位儲存功能，使得其具有應用於彈性電子產品及各種不同表面之數據儲存應用之潛力。

[實驗例3]

隨後，為了擴增電子可擦除黏貼型記憶體技術之應用範圍，將其轉移至各種非傳統基材並測試其電子切換表現。相對應之電性測量結果與RSOM於不同之基材上之照片並排。首先，如同圖5(a)所示，此黏貼性記憶體可輕易轉移至名片及精確無誤地操作。同樣嘗試將標記黏貼型記憶體移轉至各種非平面之表面例如假指甲(圖5(b))及剛性圓柱瓶等(直徑20mm)(圖5(c))並測量其記憶體表現。結果顯示，黏貼型記憶體無論任何物理 狀態下皆具有正常功能。圖5(d)顯示黏貼型記憶體操作於彎曲狀之醫療手環上，說明其可應用於未來可撓性電子產品之訊息儲存。接下來，黏貼型記憶體成功地放置於一個可剝離之3M可再貼便條紙(Post-it)及3M隱形膠帶(Scotch magic tape)，分別如同圖5(e)及(f)所示，並且兩黏貼記憶體皆表現規則之雙穩態記憶體特性。可剝離式膠帶使得黏貼型複寫性有機記憶體可移除且可重複於不同基材上使用。結果，所提出之ROSM於機械可撓性及彈性石墨烯電極及有機材料之上，可廣泛延伸數位訊息儲存應用於所需之非傳統基材上。此外，此處所顯示之製造過程非常簡單、低溫，且黏貼物之複寫性有機記憶體特性並伴隨不須利用化學性洗滌以從石墨烯電極去除保護層之過程，同樣有助於相關領域之發展，例如可彎曲、可穿戴式及表皮電子設備等。除此之外，基於CVD-石墨烯之滾輪式捲對捲(roll-to-roll)之製造方法，本發明之黏貼型記憶體利於大規模之工業製造。

[實驗例4]

為了更進一步確認複寫性RSOM之導電性切換表現，測量PMMA濃度所產生之影響(圖6(a))，以及此聚合基質之薄膜厚度所造成之影響(圖6(b))及區域依賴性實驗(圖6(c))。聚合基質中，PMMA含量對於導電度切換表現，例如開啟-電流、關閉-電流及開啟/關閉比值，總結於圖6(a)。如同圖6(a)所示，由溶液中含有高於36mg/ml之PMMA所製造出之元件，於關閉-及開啟-狀態均具有相當低之電流10^-12至10^-11A，且開啟/關閉電流比低於5，表示RSOM之電子切換表現受活性層中更增強之PMMA基質所阻礙。此種電子切換表現對於PMMA濃度之依存度與我們所提出的機制相符合，也就是當PMMA之濃度增加時，金屬顆粒可能受強化的PMMA基質所阻礙並 因此停止雙極導電切換之效應。更進一步地說，薄膜之厚度對於聚合基材所造成之影響總結於圖6(b)。如同圖6(b)所示，開啟電壓正比於聚合基質之厚度，是由於金屬顆粒長距離之移動所造成。其他非直接證據可經由開啟-狀態電流層次對於Al電極頂端區域不敏感這樣的事實獲得證明。如同圖6(c)所示，元件開啟-狀態在不同電極區域顯示類似的電流層次。可以理解的是，電流提升是藉由局部高導電金屬通路而來，此通路連接於頂部Al電極至底部石墨烯複合物薄膜。因此，開啟-狀態電流對於電極之區域依賴度低。

實施例3-形成可伸展之石墨烯複合物薄膜並更進一步製造為可轉移且具可伸展之黏貼型記憶標籤

基材準備：先準備聚(二甲基矽氧烷)(PDMS)基材，將一固化劑與PDMS預聚合物(道康寧Sylgard 184)以1：20重量比例混合。將混合物藉由減壓進行脫氣一個小時以避免任何空氣泡殘留於混合物當中，而後倒入矽晶圓之拋光面。固化反應之後，PDMS膜製造而成，且厚度為約2mm。將PDMS膜剝離後，PDMS基材切割成2cm×6cm面積之矩形。隨後，夾住彈性PDMS基材一邊至一玻璃片且延長其長度至約50%預先拉伸之長度，接下來以朝向直角方向之輕微分力夾住另一邊。

圖7呈現可延展有機記憶體流程示意圖。首先，以典型的CVD法生成石墨烯。接下來，為了準備具有聚(甲基丙烯酸甲酯)：聚(3-丁基噻吩)與一石墨烯底層電極之有機記憶體，聚(3-丁基噻吩)(10mg，Sigma-Aldrich)首先溶解於氯苯當中(0.5ml)，而後與聚(甲基丙烯酸甲酯)(0.5mL，950k A4，Micro-Chem)於50℃攪拌一天。接下來，將準備好之溶液滴於預先準備好之CVD-石墨烯/銅箔10分鐘，接著以2500rpm進行20秒旋轉塗 佈程序以形成機能層，所形成之機能層做為有機記憶體之活化層且亦作為轉移石墨烯電極之保護層。於減壓乾燥後，鍍聚合物之CVD-石墨烯/銅箔浸漬於銅蝕刻劑，例如硝酸鐵水溶液(Fe(NO₃)₃)(0.05g/mL)約4小時以蝕刻捨棄性質之銅箔。然後，PMMA：P3BT/石墨烯薄膜先轉移至DI水以除去銅蝕刻劑再轉移至預先拉伸(約50%)之PDMS基材並夾於玻璃片上。此時，所拉伸之定義為(L-L_o)/Lo×100%，其中L為延長長度且L_o為原始長度。自然乾燥後，300nm-鋁電極以圓形圖案熱沉積於聚合物層之頂部。為了探測底部之石墨烯，一金接觸薄膜預先沉積於PDMS之邊界且部分與底部石墨烯電極接觸。最後，小心移除夾子之後，所得之元件自主收縮且使釋放之PDMS基材上產生變形。

所得之薄膜而後自主收縮且形成皺摺於所釋放之基材上。此 處之製造方法可不經由任何溶劑及塗料及後續化學洗去保護層以剝離石墨烯之加工程序，對於製造元件於彈性聚合基板上具有益處且開啟與其他延展性有機元件垂直整合的新方式。此外，有機記憶體與石墨烯之保護層之組合可有效減少製造過程程序且有益於滾輪式捲對捲製造。

圖8(a)及圖8(b)顯示所得皺摺膜經電子顯微鏡掃描後之頂部 及角度影像。如同圖8所示，釋放預先拉伸之PDMS後，薄膜呈現許多垂直於預先拉伸之張力方向的皺摺。所獲得帶有石墨烯襯底變形的有機記憶體可藉由垂直位移及平面拉伸之轉換而延長，因而實現此變形記憶體之伸展能力。可伸展性有機記憶體(石墨烯複合物薄膜)電子性特徵藉由Keithley 4200-SCS半導體參數分析儀進行測量。所有電子性性質均於室溫及一般環境條件下執行測量。

[實驗例1]

皺褶有機記憶體之電氣切換行為及記憶體效應藉由電流-電 壓(I-V)之測量進行說明，如圖9(a)所示。首先，於低偏壓狀態下，記憶體元件之電流層次保持低且於10^-11至10^-9A間逐漸增加。當偏壓大於電壓之閾值約2.6V時，記憶體元件之電流層次急遽增加且轉換至高電流狀態約10^-9至10^-4A。電氣特性由低電流(OFF，「0」)狀態至高電流(ON，「1」)狀態之間的轉換對應於數位記憶體元件之「寫入」命令。如圖9(b)所示，於讀取電壓1V時，約10⁵高的開啟/關閉電流比呈現儲存於變形有機記憶體之數據於低錯誤讀取機率下進行存取。一旦當元件切換至開啟-狀態下，程式化狀態於接下來正向/負向掃描下不會恢復，意指變形有機記憶體呈現一個典型一次寫入多次讀取(WORM)類型記憶體元件之特徵。即使所施加之電壓移除時，程式化開啟-狀態仍然持續於高電流層次，意指記憶體表現之非揮發性特徵。

[實驗例2]

於釋放狀態下分析WORM-類型有機記憶體特徵，接著分析 於不同伸展狀態下其程式化開啟-狀態，以確認拉伸後可保持編碼高導電度開啟-狀態。如同圖10(a)所示，無論其於由10%再拉伸至預拉伸狀態下，元件於開啟-狀態下皆可保持其程式化高電流狀態，意指記憶體效應並未受到重新拉伸記憶體至預拉伸狀態的影響，這樣的特徵使得其能夠運用於具有延展性電子設備的記憶體應用。

對於記憶體元件來說，數據儲存之時間對於實用的、可伸展 的WORM類型之記憶體應用來說是相當重要的特徵。因此，測試了其於不同伸展狀態下保存編碼數位數據之能力。記憶體之編碼起始於原始未受伸 展長度之關閉/開啟狀態，接著於元件被拉伸前測試元件之數據保存能力。如同圖10(b)所示，電子性WORM類型記憶體展現大於10⁴s優異的保存能力，且高開啟/關閉電流比(約10⁵)不隨著長時間經過而改變。在確認未預先拉伸長度下之保存能力後，變形有機記憶體之數據保存能力藉由延展10至50%所造成之各種單向延長狀態下進行測試。如同圖10(b)所示，已程式化之低導電性開啟-狀態具有強大的保存能力(高至10⁴s)，且當元件由10至50%預伸拉狀態重新拉伸時，並無顯著降解的現象。除此之外，元件延伸前開啟/關閉電流比之數值保持於一定的幅度之內。由這些結果可知延長保存仍可精確地存取程式化數位訊號，甚至是當元件重新拉伸至起始預拉伸數值之50%應力時亦同。由於P3BT-捕捉載流子之高活化能使得長時間之保存之穩定度可以預期。於寫入電壓狀態下，許多載體從電極注入，使得其充滿P3BT捕捉位，且載體之滲流途徑形成於這些電荷填充之P3BTs中，導致電子轉換表現及接續之高導電度開啟-狀態。由於P3BT-捕捉電荷於PMMA基質之穩定度，有機記憶體可於一段長時間中保持程式化高導電度狀態，甚至在電源供應被移除後亦然。可伸展性有機WORM類型記憶體之數據穩定度可於許多伸展狀態下提供優良的數位訊息儲存，有益於廣泛發展各種不同可伸展數據儲存應用設備，例如可伸展及可攜式硬碟、可伸展智慧卡、生物醫學性皮膚標記以及可伸展無線射頻識別標籤等。

[實驗例3]

為了評估可伸展有機記憶體於伸展性電子應用設備之可行性，於不同延展狀態下測試不同記憶體元件之電子性轉換行為。如圖11(a)至(e)所示，有機記憶體由10%至50%拉伸的重新拉伸狀態下展現與WORM- 類型記憶體相似之轉換行為。於各種不同拉伸狀態下，保持低寫入電壓(低於4V)，顯示可伸展記憶體應用設備之低功率消耗之優點。值得一提的是，於不同延展狀況之下，可區別的開啟/關閉狀態於讀取電壓為1V時可保存，表示在不同伸展狀態下具有低錯誤讀取數據可能性。由這些結果顯示，即使在這些有機記憶體受延長的狀態下，WORM-類型記憶體之數位數據依然可良好操作且良好程式化。

[實驗例4]

接下來，進一步調查於延展狀態下程式化開啟/關閉之持久 性。為了探索週期性拉伸之效果，變形WORM-類型有機記憶體首先程式化至開啟狀態(圖12(a))，且連續地延展至30%而後釋放至其非拉伸之長度。如圖12(b)所示，編碼開起狀態可保存其程式化高電流導電度且在拉伸30%進行500個循環後無明顯減弱情形，意指編碼數據即使在許多循環的延長及拉伸後仍具有耐久性；並於起始為關閉之狀態下進行相同之測試。如同圖12(c)所示，起始低導電度關閉-狀態並不隨著連續30%拉伸500次而改變。圖12(d)顯示經過30%拉伸500次之後，WORM-類型記憶體之電子程式化過程。如圖12(d)所示，甚至於500次30%拉伸後，其電子轉換行為之正常的由關閉-狀態至開啟-狀態操作，伴隨著讀取偏壓為1V時，與未受壓元件相比，同樣具有高開啟/關閉比值(約10⁵)。這些結果顯示，即使在許多次延長及收縮循環後，編碼開啟/關閉狀態仍可正確地讀出，顯示可伸展記憶體在保留編碼數位訊息之耐用性。除此之外，可延展有機記憶體能正常程式化，且即使當元件經過大量延展的循環後，其原始電子轉換機能仍能保留，意指其適合應用於可伸展性記憶體當中。

此處為了生成可伸展有機記憶體所呈現之轉移過程具有數個特殊的功能及特點。首先，由於其具有可黏著之特性及預備導電石墨烯底襯而未有其他支持物，使得其能夠將記憶體元件轉移至可伸展之電子設備或設計電路而不需考慮溶劑問題。除此之外，使用具有石墨烯電極之可轉移有機記憶體，可有益於解決於具彈性多聚物基板製造有機記憶體元件之處理及程序問題。更且，有機材料及底部Cu/CVD-石墨烯皆兼容於滾輪式捲對捲製造程序。所以，可伸展有機記憶體對於未來工業大規模印刷及模組化製造而言十分有益。

儘管實施例已在此公開，仍必須了解依然有許多各種可能的變化存在。而這些於實施例不同的變化並不能被視為背離本發明之精神及範圍，且這些經修飾過之變化若可經由一個此領域之技術者輕易完成者，則將被視為與本專利範圍之內容一致。

Claims (17)

1. 一種可撓及可伸展之石墨烯複合物薄膜，包含一石墨烯層及形成於該石墨烯層上之一機能層。
2. 如請求項1之石墨烯複合物薄膜，其中該機能層包含一絕緣聚合物以及一導電材料。
3. 如請求項2之石墨烯複合物薄膜，其中該絕緣聚合物係至少一種選自由下列所組成之群組：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚醯亞胺、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚(二甲基矽氧烷)及其組合。
4. 如請求項2之石墨烯複合物薄膜，其中該絕緣聚合物之濃度範圍為7~200mg/ml。
5. 如請求項2之石墨烯複合物薄膜，其中該導電材料係至少一種選自由下列所組成之群組：聚苯胺、聚噻吩、聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)、聚醯亞胺、聚磺苯乙烯(PSS)、聚吡咯、聚乙炔、聚(對-伸苯基)、聚(對-伸苯基硫醚)、聚(對-伸苯基伸乙烯基)、聚噻吩聚(亞噻吩伸乙烯基)、奈米碳管、金屬奈米顆粒及其組合。
6. 如請求項1之石墨烯複合物薄膜，其中該機能層厚度為1~400nm。
7. 如請求項6之石墨烯複合物薄膜，其中該石墨烯複合物薄膜係進一步轉移至一基材上。
8. 如請求項7之石墨烯複合物薄膜，其中該基材為非傳統基材。
9. 如請求項1之石墨烯複合物薄膜，進一步包含一金屬層沉積於該機能層上。
10. 如請求項9所述之石墨烯複合物薄膜，其係展現一寫多讀(WORM)型態之記憶體或可複寫型態記憶體之特徵。
11. 一種製造一石墨烯複合物薄膜之方法，包括：(a)提供一載體及形成於該載體表面之一石墨烯層；(b)形成一機能層於石墨烯層上部，該機能層包含一絕緣聚合物及一導電性材料；且(c)移除該載體以獲得該石墨烯複合物薄膜。
12. 如請求項11之方法，其中該石墨烯複合物薄膜之形成係利用化學氣相層積法。
13. 如請求項12之方法，其中該機能層之形成係利用棒式塗佈、線棒式濕膜塗佈、旋轉塗佈、浸塗法、壓鑄、微凹版塗佈、凹版塗佈、輥塗佈、浸塗、噴塗、絲網印刷、柔性版印刷、膠版印刷或噴墨印刷法。
14. 如請求項13之方法，其中該絕緣聚合物係至少一種選自由下列所組成之群組：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚醯亞胺、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚(二甲基矽氧烷)及其組合；且該導電性物質係至少一種選自由下列所組成之群組：聚苯胺、聚噻吩、聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)、聚醯亞胺、聚磺苯乙烯(PSS)、聚吡咯、聚乙炔、聚(對-伸苯基)、聚(對-伸苯基硫醚)、聚(對-伸苯基伸乙烯基)、聚噻吩聚(亞噻吩基伸乙烯基)、奈米碳管、金屬奈米顆粒及其組合。
15. 如請求項11之方法，其進一步包含下列步驟：(d)將該石墨烯複合物薄膜轉移至一預先拉伸之基材；且(e)釋放該預先拉伸之基材。
16. 如請求項15之方法，其中該基材為一彈性體。
17. 一種裝置，其包含如請求項1之可撓且可伸展之石墨烯複合物薄膜。