TWI847410B - 石墨烯的製造方法 - Google Patents
石墨烯的製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI847410B TWI847410B TW111146601A TW111146601A TWI847410B TW I847410 B TWI847410 B TW I847410B TW 111146601 A TW111146601 A TW 111146601A TW 111146601 A TW111146601 A TW 111146601A TW I847410 B TWI847410 B TW I847410B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- graphene
- polyxylene
- material layer
- target object
- layer
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NRNFFDZCBYOZJY-UHFFFAOYSA-N p-quinodimethane Chemical class C=C1C=CC(=C)C=C1 NRNFFDZCBYOZJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 5
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- OOLUVSIJOMLOCB-UHFFFAOYSA-N 1633-22-3 Chemical group C1CC(C=C2)=CC=C2CCC2=CC=C1C=C2 OOLUVSIJOMLOCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 claims 1
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
Abstract
一種石墨烯的製造方法，適於在一目標物之一表面上形成一石墨烯層。此製造方法包含以下步驟：沉積一對聚二甲苯(Poly-p-xylene)材料層於前述表面；以及利用一雷射燒結製程或是一電漿輔助燒結製程，將前述對聚二甲苯材料層轉化為一石墨烯層。
Description
本案是有關於一種石墨烯的製造方法。
傳統之電子裝置在開發過程中，需要配合不同規格的電子元件，如主機板、電池、喇叭等，設計不同形狀與尺寸的金屬框來固定這些電子元件，容易導致開模費用增加，且不利於組裝、維修與後續系統升級。
本案提供一種石墨烯的製造方法，適於在一目標物之一表面上形成一石墨烯層。此製造方法包含以下步驟：沉積一對聚二甲苯(Poly-p-xylene)材料層於前述表面；以及利用一雷射燒結製程(laser sintering process)或是一電漿輔助燒結製程(plasma assisted sintering process)，將前述對聚二甲苯材料層轉化為一石墨烯層。
透過本案所提供之石墨烯的製造方法，可以將保形(conformal)能力良好的聚對二甲苯鍍膜直接在目標物的表面轉換成石墨烯層，製造出之石墨烯薄膜能形成於市面上絕大部分之電子產品的外殼上，並維持良好的保形特性。
下面將結合示意圖對本案的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本案的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本案實施例的目的。
第一圖係依據本案一實施例所提供之石墨烯的製造方法之流程圖。此製造方法適於在一目標物之一表面上形成一石墨烯層。此目標物舉例來說可以是一手持式電子裝置的背蓋或是一陶瓷基板。不過亦不限於此。任何由一玻璃材料、一陶瓷材料或是一金屬材料所構成之物件均可作為本案之目標物。
石墨烯層除了可以提供良好的散熱效果，並具有耐磨、疏水等特性。將石墨烯層形成於手持式電子裝置之背蓋可為使用者帶來更舒適的操作體驗。
此製造方法包含以下步驟。
首先，如步驟S120所述，清潔目標物之表面。一實施例中，可利用有機溶劑，如丙酮、酒精等，清洗目標物之表面，再利用氣槍將表面吹乾。
隨後，如步驟S140所述，沉積一對聚二甲苯(Poly-p-xylene)材料層於目標物之表面。一實施例中，步驟S120可利用化學氣相沉積設備沉積對聚二甲苯材料層於目標物之表面。
隨後，如步驟S160所述，利用一雷射燒結製程將對聚二甲苯材料層轉化為一石墨烯層。
請一併參照第二圖，第二圖顯示第一圖中之步驟S140之一實施例。
首先，如步驟S220所述，將目標物放置於一真空環境，例如100mTorr之真空腔體內。
隨後，如步驟S240所述，將對二甲苯二聚體(di-p-xylylene)材料裂解產生對二甲苯單體(p-xylylene)材料。一般而言，對二甲苯二聚體材料約在150°C~200°C昇華，昇華後的氣態分子經過高溫環境（例如650°C）下裂解即可產生對二甲苯單體材料。
隨後，如步驟S260所述，以一載體氣體將對二甲苯單體材料輸送至目標物之表面以形成對聚二甲苯材料層。
一實施例中，前述載體氣體係氬氣。一實施例中，對聚二甲苯材料層於目標物之表面的沉積速度為200~500奈米/小時，形成於目標物之表面的對聚二甲苯材料層的厚度隨著沉積時間線性增加。考量到實際運用需求，以及後續轉化步驟之限制，一實施例中，沉積於目標物之表面之對聚二甲苯材料層之厚度為10奈米至30000奈米。
請一併參照第三圖，第三圖顯示第一圖中之步驟S160之一實施例。
承接第一圖中之步驟S140，首先，如步驟S320所述，將沉積後之目標物放置於一常壓環境。隨後，如步驟S340所述，朝向對聚二甲苯材料層投射雷射光，以便將對聚二甲苯材料層碳化轉化為石墨烯層。
一實施例中，前述雷射燒結製程中可使用最大功率為50W之二氧化碳雷射，實際應用於製程內之雷射光之功率為5W-20W，雷射光之波長為9.4微米至10.6微米。
第四圖係依據本案另一實施例所提供之石墨烯的製造方法之流程圖。此製造方法適於在一目標物之一表面上形成一石墨烯層。
此製造方法包含以下步驟。
首先，如步驟S420所述，清潔目標物之表面。一實施例中，可利用有機溶劑，如丙酮、酒精等，清洗目標物之表面，再利用氣槍將表面吹乾。
隨後，如步驟S440所述，沉積一對聚二甲苯材料層於目標物之表面。
隨後，如步驟S460所述，利用一電漿輔助燒結製程將前述對聚二甲苯材料層轉化為一石墨烯層。
請一併參照第五圖，第五圖顯示第四圖中之步驟S460之一實施例。
承接第四圖中之步驟S440，首先，如步驟S520所述，將沉積後之目標物放置於一燒結爐內。
隨後，如步驟S540所述，在燒結爐內形成一真空環境，例如100mTorr之真空環境。
接下來，如步驟S560所述，將燒結爐之溫度升高至一轉化溫度。一實施例中，前述轉化溫度為400°C至800°C。
然後，如步驟S580所述，在燒結爐內通入一反應氣體以產生電漿，如此即可進行電漿輔助燒結製程將對聚二甲苯材料層碳化轉化為石墨烯層。一實施例中，前述反應氣體係氫氣、氬氣或是其混合。此反應氣體除了有助於產生電漿，並可確保環境內不會產生氧化作用，以利於提升轉化產生之石墨烯層之品質。
透過本案所提供之石墨烯的製造方法，可以將保形能力良好的聚對二甲苯鍍膜直接在目標物的表面轉換成石墨烯層，製造出之石墨烯薄膜能形成於市面上絕大部分之電子產品的外殼上，並維持良好的保形特性。透過石墨烯層所提供之散熱效果，以及耐磨、疏水等特性。將石墨烯層形成於手持式電子裝置之背蓋可為使用者帶來更舒適的操作體驗。
上述僅為本案較佳之實施例而已，並不對本案進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本案的技術手段的範圍內，對本案揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本案的技術手段的內容，仍屬於本案的保護範圍之內。
S120,S140,S160,S220,S240,S260,S320,S340,S420,S440,S460,S520,S540,S560,S580:步驟
第一圖係依據本案一實施例所提供之石墨烯的製造方法之流程圖；
第二圖顯示第一圖中之步驟S140之一實施例；
第三圖顯示第一圖中之步驟S160之一實施例；
第四圖係依據本案另一實施例所提供之石墨烯的製造方法之流程圖；以及
第五圖顯示第四圖中之步驟S460之一實施例。
S120,S140,S160:步驟
Claims (12)
- 一種石墨烯的製造方法，適於在一目標物之一表面上形成一石墨烯層，該製造方法包含以下步驟：沉積一對聚二甲苯材料層於該表面；以及利用一雷射燒結製程或是一電漿輔助燒結製程，將該對聚二甲苯材料層轉化為該石墨烯層；其中，利用該電漿輔助燒結製程將該對聚二甲苯材料層轉化為該石墨烯層之步驟包含：將沉積後之該目標物放置於一燒結爐內；在該燒結爐內形成一真空環境；將該燒結爐之溫度升高至一轉化溫度，該轉化溫度為400℃至800℃；以及在該燒結爐內通入一反應氣體以產生電漿。
- 如請求項1所述之石墨烯的製造方法，其中，該反應氣體係氫氣、氬氣或是其混合。
- 如請求項1所述之石墨烯的製造方法，其中，利用該雷射燒結製程將該對聚二甲苯材料層轉化為該石墨烯層之步驟包含：將沉積後之該目標物放置於一常壓環境；以及朝向該對聚二甲苯材料層投射雷射光。
- 如請求項3所述之石墨烯的製造方法，其中，該雷射光之功率為5W-20W。
- 如請求項3所述之石墨烯的製造方法，其中，該雷射光之波長為9.4微米至10.6微米。
- 如請求項1所述之石墨烯的製造方法，其中，該對聚二甲苯材料層之厚度為10奈米至30000奈米。
- 如請求項1所述之石墨烯的製造方法，其中，沉積該對聚二甲苯材料層於該目標物之步驟包含：將對二甲苯二聚體(di-p-xylylene)材料裂解產生一對二甲苯單體(p-xylylene)材料；以及以一載體氣體將該對二甲苯單體材料輸送至該表面以形成該對聚二甲苯材料層。
- 如請求項7所述之石墨烯的製造方法，其中，該載體氣體係氬氣。
- 如請求項7所述之石墨烯的製造方法，其中，該對聚二甲苯材料層之沉積速度為200~500奈米/小時。
- 如請求項1所述之石墨烯的製造方法，其中，該目標物係由一玻璃材料、一陶瓷材料或是一金屬材料所構成。
- 如請求項1所述之石墨烯的製造方法，其中，該目標物係一手持式電子裝置之背蓋。
- 如請求項1所述之石墨烯的製造方法，其中，該目標物係一陶瓷基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18/117,146 US20240181568A1 (en) | 2022-12-05 | 2023-03-03 | Method for producing graphene |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202423836A TW202423836A (zh) | 2024-06-16 |
| TWI847410B true TWI847410B (zh) | 2024-07-01 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180305213A1 (en) | 2017-04-19 | 2018-10-25 | Nanotek Instruments, Inc, | Microwave System and Method for Graphene Production |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180305213A1 (en) | 2017-04-19 | 2018-10-25 | Nanotek Instruments, Inc, | Microwave System and Method for Graphene Production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5137066B2 (ja) | グラフェンシートの製造方法 | |
| JP5177617B2 (ja) | 酸化シリコン薄膜形成装置 | |
| JP2011063506A (ja) | グラフェンの製造方法、その製造方法により製造されたグラフェン及びそのグラフェンからなる導電性薄膜、透明電極、放熱素子または発熱素子 | |
| WO2013102359A1 (zh) | 基于金属膜辅助退火的SiC衬底上的石墨烯制备方法 | |
| JP4705091B2 (ja) | カーボンナノチューブ配列の成長方法 | |
| JP2007284791A (ja) | プラズマ化学気相成長法に基づく多層薄膜構造の製造方法 | |
| CN102180439A (zh) | 一种表面集成石墨烯的碳微结构及其制备方法 | |
| JP2013207005A (ja) | 酸化膜の形成方法 | |
| WO2019114060A1 (zh) | 电极板及其表面处理方法 | |
| TWI847410B (zh) | 石墨烯的製造方法 | |
| JP2018142691A5 (zh) | ||
| TW202423836A (zh) | 石墨烯的製造方法 | |
| JP2005272284A (ja) | カーボンナノチューブの作製方法、及びカーボンナノチューブの作製用基板 | |
| TW201837233A (zh) | 半導體製造用部件、包括複合體塗層的半導體製造用部件及其製造方法 | |
| Meško et al. | Carbon nanowalls synthesis by means of atmospheric dcPECVD method | |
| KR20130035617A (ko) | 그래핀상의 금속 박막의 형성 방법 | |
| Liu et al. | Direct Growth of Graphene over Insulators by Gaseous‐Promotor‐Assisted CVD: Progress and Prospects | |
| JP5534979B2 (ja) | 基板処理装置及び基板処理装置のクリーニング方法 | |
| WO2022201853A1 (ja) | 積層体製造装置及び自己組織化単分子膜の形成方法 | |
| US20240181568A1 (en) | Method for producing graphene | |
| JP5173878B2 (ja) | 原子層成長装置および方法 | |
| CN110040722B (zh) | 一种制备石墨烯气泡的方法 | |
| JP2010192736A (ja) | 原子層成長装置および方法 | |
| JP2010225751A (ja) | 原子層成長装置 | |
| CN106282965B (zh) | 太阳能电池硅片的等离子增强化学气相沉积法 |