一種用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)，包括底板、與底板固定連接的固定柱、墊片、蓋板的夾具和裝液斗；所述墊片可以穿過固定柱，用于隔離石墨烯薄膜支撐層；所述蓋板置于固定柱的頂部，用于配合裝液斗的格擋柱防止夾具在催化基底進(jìn)行刻蝕時(shí)，夾具漂浮到刻蝕液液面上；所述裝液斗包括箱體和固定箱體上部的固定板，所述箱體設(shè)置有漏孔，所述固定板設(shè)置有機(jī)械手掛鉤孔和格擋圓柱安裝孔；所述底板、與底板固定連接的固定柱、墊片和蓋板組裝完成所形成的夾具放置于裝液斗的箱體內(nèi)部。本發(fā)明能夠同時(shí)對多個(gè)生長有石墨烯薄膜的催化基底進(jìn)行刻蝕，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)通過裝液斗和蓋板的配合可以避免夾具在催化基底進(jìn)行刻蝕時(shí)，夾具浮漂在刻蝕液液面上的情況。
【專利說明】一種用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工裝系統(tǒng)，特別涉及到一種用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]石墨烯是碳原子按sp2雜化軌道組成六角型晶格的單原子層平面薄膜，作為一種新型半導(dǎo)體材料，具有高透光率、高導(dǎo)電率的特點(diǎn)?；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)法制備石墨烯是利用甲烷等含碳化合物作為碳源，通過碳源在催化基底表面的高溫分解生長得到石墨烯。催化基底一般選用銅、鎳、鉬等過渡金屬元素制成的薄片，由于銅基底在化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯時(shí)表現(xiàn)出獨(dú)特的“自限生長”因此適用于工業(yè)化大規(guī)模制備單層石墨烯薄膜。
[0004]目前實(shí)驗(yàn)室主要采用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法在催化基底上制備石墨烯薄膜，然后在表面旋涂有機(jī)物支撐層，將帶有支撐層的石墨烯放入刻蝕液中，由于有機(jī)物支撐層密度小，能夠讓薄膜漂浮在刻蝕液的液面上，待催化基底被刻蝕完畢后，將帶有支撐層的石墨烯表面的刻蝕液殘留洗凈，吹干，然后去除表面的支撐層便可用于下一步的石墨烯轉(zhuǎn)移工藝。實(shí)驗(yàn)室所用的石墨烯片的面積一般在2 cmX2 cm，而工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)所得到生產(chǎn)石墨烯薄膜在切片后的面積至少為25 cmX25 cm，這樣大面積的石墨烯薄膜在表面貼合支撐層特別是熱釋放膠帶或者硅膠膠帶這樣柔軟的支撐層后，若直接放入刻蝕液中進(jìn)行溶解，由于整個(gè)支撐層比較柔軟，特別是在催化基底被溶解后，由于石墨烯層暴露出來，若沒有外在的固定保護(hù)，支撐層容易彎曲變形，導(dǎo)致附著在支撐層上的石墨烯發(fā)生彎曲或者變形，破壞石墨烯的完整性，此外，石墨烯層在刻蝕開始或者結(jié)束后若沒有輔助固定，則在移動支撐層時(shí)，容易發(fā)生石墨烯與刻蝕液槽壁發(fā)生碰撞的情況，從而導(dǎo)致石墨烯損傷。為提高石墨烯產(chǎn)品質(zhì)量，需要輔助工裝系統(tǒng)對支撐層進(jìn)行固定，從而減少石墨烯層與周圍物體碰撞的可能性，提高產(chǎn)品質(zhì)量。另外，采用傳統(tǒng)的一片支撐層在刻蝕液表面漂浮的方式，效率低，為有效提高整個(gè)刻蝕液槽的空間利用率，需要一種能夠同時(shí)進(jìn)行多片催化基底進(jìn)行刻蝕的工裝系統(tǒng)。在進(jìn)行刻蝕操作時(shí)，為避免工裝系統(tǒng)的夾具部分漂浮至刻蝕液之上，導(dǎo)致催化基底沒有和刻蝕液充分接觸，導(dǎo)致刻蝕不完全，需要一種裝液斗配合夾具組成工裝系統(tǒng)，固定整個(gè)夾具，便于整個(gè)轉(zhuǎn)移過程的順利進(jìn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)，能夠同時(shí)進(jìn)行多片催化基底進(jìn)行刻蝕。同時(shí)，夾具和裝液斗配合組成的工裝系統(tǒng)，便于裝個(gè)轉(zhuǎn)移過程中對石墨烯薄膜進(jìn)行的固定，而且能夠避免夾具在催化基底進(jìn)行刻蝕時(shí)，夾具浮漂在刻蝕液液面上的情況。
[0006]本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)包括由底板、與底板固定連接的固定柱、墊片、蓋板組成的夾具和裝液斗；所述墊片可以穿過固定柱，用于隔離石墨烯薄膜支撐層；所述蓋板置于固定柱的頂部，用于防止避免夾具在催化基底進(jìn)行刻蝕時(shí)，夾具浮漂在刻蝕液液面上；所述裝液斗包括箱體和固定箱體上部的固定板，所述箱體設(shè)置有漏孔，所述固定板設(shè)置有機(jī)械手掛鉤孔和格擋圓柱安裝孔；所述底板、與底板固定連接的固定柱、墊片和蓋板組裝完成之后放置于裝液斗的箱體內(nèi)部。
[0007]進(jìn)一步地，所述機(jī)械手掛鉤孔和格擋圓柱安裝孔數(shù)量均為2個(gè)。
[0008]進(jìn)一步地，所述與底板固定連接的固定柱數(shù)量為8個(gè)。
[0009]進(jìn)一步地，所述與底板固定連接的固定柱為圓形或方形。
[0010]進(jìn)一步地，所述與底板固定連接的固定柱為圓形時(shí)，其直徑為0.1 cm-3 cm。
[0011]進(jìn)一步地，底板、與底板固定連接的固定柱、墊片和蓋板均采用PVC (聚氯乙烯)、PTFE (聚四氟乙烯)、PVDF (聚偏氟乙烯)等耐酸堿腐蝕的工程塑料制成。
[0012]進(jìn)一步地，所述墊片厚度為1 cm-10cm。
[0013]本發(fā)明提供的工裝系統(tǒng)的使用方法如下:
1)取長度為200-400 cm，寬度為200-400 cm的熱釋放膠帶或者硅膠帶作為支撐層，支撐層的面積與夾具裝置的底板大小相當(dāng)，并按照底板上固定柱的位置對支撐層進(jìn)行打孔，之后，撕開釋放膠層上的保護(hù)膜，然后采用“卷對卷”方式，取催化基底上有石墨烯的一面與釋放膠層或硅膠層進(jìn)行貼合，催化基底在支撐層中間區(qū)域，其面積要比固定柱的內(nèi)側(cè)區(qū)域小。
[0014]2)在底板的各個(gè)固定柱上套上數(shù)量相同的墊片，然后將支撐層按照催化基底一側(cè)朝底板的方式放入，此時(shí)，底板上的固定柱剛好將支撐層固定住。之后按照每個(gè)固定柱上放一層墊片，放一片支撐層樣片的形式放置。
[0015]3)當(dāng)套完最后墊片后，蓋上蓋板，然后在固定柱上套上耐腐蝕的橡皮圈。然后將整個(gè)夾具裝置放在裝液斗上，待所有的夾具裝置全部裝入裝液斗后，依次在裝液斗上插上格擋圓柱，隨裝液斗緩慢放入刻蝕液中，等待催化基底被刻蝕完畢，提起裝液斗，待裝置不再滴刻蝕液后，將裝液斗隨夾具裝置送至清洗槽，用清水沖洗干凈。吹干后，取下格擋圓柱，取固定柱上的橡皮圈，取下蓋板，再依次取出墊片，取出暴露出石墨烯的支撐層。
[0016]4)將支撐層的石墨烯面與目標(biāo)基底(PET、玻璃、二氧化硅等)進(jìn)行貼合。通過加熱或者剝離方式將支撐層分離，得到表面有石墨烯的目標(biāo)基底。
[0017]5)墊片、蓋板、裝液斗和刻蝕液槽、清洗槽全部采用耐酸堿腐蝕的工程塑料制成。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的有益效果在于:能夠同時(shí)對多片催化基底進(jìn)行刻蝕，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)通過裝液斗和蓋板的配合可以完全避免夾具在刻蝕液中漂浮至液面上，導(dǎo)致部分催化基底沒有被刻蝕的情況發(fā)生。
[0019]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
圖1是本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)的俯視不意圖；
圖3是本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法制備石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的蓋板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的裝液斗的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中各個(gè)標(biāo)記所對應(yīng)的名稱分別為:底板1、與底板固定連接的固定柱2、墊片3、蓋板4、裝液斗5、箱體5-1、漏孔5-1-1、固定板5-2、機(jī)械手掛鉤孔5_2_1、格擋圓柱安裝孔5-2-2。

【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1是本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)的俯視示意圖，圖3是本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法制備石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的蓋板的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)的裝液斗的立體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示:本實(shí)施例的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)包括底板1、與底板固定連接的固定柱2和墊片3 ;所述墊片3可以穿過固定柱2，用于隔離石墨烯薄膜支撐層。
[0022]本發(fā)明的原理是:先在石墨烯薄膜支撐層的特定位置穿孔，并通過支撐層上的孔穿過與底板固定連接的固定柱2上，用于固定于本發(fā)明的工裝系統(tǒng)之上，不同的石墨烯薄膜支撐層通過墊片3隔離，從而使刻蝕液能夠流到相鄰兩片石墨烯薄膜支撐層之間，并對催化基底進(jìn)行刻蝕，這種排列能夠同時(shí)對多片石墨烯支撐層上的催化基底進(jìn)行刻蝕，充分利用了刻蝕液槽的空間，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)裝液斗5通過格擋圓柱安裝孔5-2-2安裝格擋圓柱后可以擋住蓋板4，刻蝕時(shí)阻止其上浮，便于充分刻蝕。
[0023]本實(shí)施例中，所述機(jī)械手掛鉤孔5-2-1和格擋圓柱安裝孔5-2-2數(shù)量均為2個(gè)，所述機(jī)械手掛鉤孔5-2-1便于裝液斗的運(yùn)輸，所述格擋圓柱安裝孔5-2-2安裝格擋圓柱后可以擋住蓋板4，刻蝕時(shí)阻止其上浮，便于充分刻蝕。
[0024]本實(shí)施例中，所述與底板固定連接的固定柱2數(shù)量為8個(gè)，可以穩(wěn)定可靠的固定催化基底。
[0025]本實(shí)施例中，所述與底板固定連接的固定柱2為圓形或方形，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造的優(yōu)點(diǎn)。
[0026]本實(shí)施例中，所述與底板固定連接的固定柱2為圓形時(shí)，其直徑為0.1 cm-3 cm。
[0027]本實(shí)施例中，所述底板1、與底板固定連接的固定柱2、墊片3和蓋板4均采用PVC(聚氯乙烯)、PTFE (聚四氟乙烯)、PVDF (聚偏氟乙烯)等耐酸堿腐蝕的工程塑料制成，刻蝕時(shí)工裝系統(tǒng)不會被腐蝕，可以多次使用。
[0028]本實(shí)施例中，所述墊片3厚度為1 cm-10cm。
[0029]本發(fā)明提供的工裝系統(tǒng)的使用方法如下:
1)取長度為200-400 cm，寬度為200-400 cm的熱釋放膠帶或者硅膠帶作為支撐層，支撐層的面積與夾具裝置的底板1大小相當(dāng)，并按照底板1上固定柱2的位置對支撐層進(jìn)行打孔，之后，撕開釋放膠層上的保護(hù)膜，然后采用“卷對卷”方式，取催化基底上有石墨烯的一面與釋放膠層或硅膠層進(jìn)行貼合，催化基底在支撐層中間區(qū)域，其面積要比固定柱2的內(nèi)側(cè)區(qū)域小。
[0030]2)在底板1的每個(gè)固定柱2上套上套上數(shù)量相同的墊片3，然后將支撐層按照催化基底一側(cè)朝底板的方式放入，此時(shí)，底板上的固定柱2剛好將支撐層固定住。之后按照按照每個(gè)固定柱上放一層墊片3，放一片支撐層樣片的形式放置。
[0031]3)當(dāng)套完最后墊片3后，蓋上蓋板4，然后在固定柱2上套上耐腐蝕的橡皮圈。然后將整個(gè)夾具裝置放在裝液斗5上，待所有的夾具全部裝入裝液斗后，依次在裝液斗上插上格擋圓柱，然后夾具裝置隨裝液斗5緩慢放入刻蝕液中，等待催化基底被刻蝕完畢，提起裝液斗5，待裝置不再滴刻蝕液后，將裝液斗5隨夾具裝置送至清洗槽，用清水沖洗干凈。吹干后，取下格擋圓柱，取固定柱上的橡皮圈，取下蓋板4，再依次取出墊片3，取出暴露出石墨烯的支撐層。
[0032]4)將支撐層的石墨烯面與目標(biāo)基底(PET、玻璃、二氧化硅等)進(jìn)行貼合。通過加熱或者剝離方式將支撐層分離，得到表面有石墨烯的目標(biāo)基底。
[0033]5)墊片3、蓋板4、裝液斗5和刻蝕液槽、清洗槽全部采用耐酸堿腐蝕的工程塑料制成。
[0034]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)，其特征在于:包括由底板(I)、與底板固定連接的固定柱(2)、墊片(3)、蓋板(4)組成的夾具和裝液斗(5);所述墊片(3)可以穿過固定柱(2)，用于隔離石墨烯薄膜支撐層；所述蓋板(4)置于固定柱(2)的頂部，用于防止夾具在催化基底進(jìn)行刻蝕時(shí)，夾具浮漂在刻蝕液液面上；所述裝液斗(5)包括箱體(5-1)和固定箱體(5-1)上部的固定板(5-2)，所述箱體(5-1)設(shè)置有漏孔(5-1-1)，所述固定板(5-2 )設(shè)置有機(jī)械手掛鉤孔(5-2-1)和格擋圓柱安裝孔(5-2-2 );所述底板(I )、與底板固定連接的固定柱(2)、墊片(3)和蓋板(4)組裝完成夾具裝置之后放置于裝液斗(5)的箱體(5-1)內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)械手掛鉤孔(5-2-1)和格擋圓柱安裝孔(5-2-2)數(shù)量均為2個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)，其特征在于:所述與底板固定連接的固定柱(2)數(shù)量為8個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)，其特征在于:所述與底板固定連接的固定柱(2)為圓形或方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)，其特征在于:所述與底板固定連接的固定柱(2)為圓形時(shí),其直徑為0.lcm-3 cm ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)，其特征在于:所述底板(I)、與底板固定連接的固定柱(2)、墊片(3)、蓋板(4)、裝液斗(5)均采用耐酸堿腐蝕工程塑料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積方法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工裝系統(tǒng)，其特征在于:所述墊片(3)厚度為I cm-10cm。
【文檔編號】C23C16/26GK104451595SQ201410754784
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】鐘達(dá), 史浩飛, 邵麗, 張鵬飛, 余杰 申請人:重慶墨?？萍加邢薰? 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院