石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨稀材料具有超薄、強(qiáng)度超大、尚比表面積、尚熱傳導(dǎo)性、尚透明、超載流子遷移率、可柔性等特點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景與潛力。
[0003]常規(guī)的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備工藝是基于鎳或銅為襯底上生長的，所以需要通過剝離、轉(zhuǎn)移技術(shù)，將其轉(zhuǎn)移到其他基底上。然而，擴(kuò)大到一定的面積后，涉及鎳或銅襯底要變的更大，成本增加；特別是在更大面積的膜層轉(zhuǎn)移問題，技術(shù)難以突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，能夠生產(chǎn)出大面積的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0006]①在大面積玻璃基底上采用磁控濺射法沉積大約一到兩層鎳原子厚的鎳薄膜層；
[0007]②在鎳薄膜層上，采用化學(xué)氣相沉積法沉積石墨烯薄膜層；
[0008]③經(jīng)過降溫工藝處理后，鎳原子穿過石墨烯薄膜層析出，并附著在石墨烯薄膜層的表面；
[0009]④通過弱酸型清洗工藝將石墨烯薄膜層表面的鎳層去除，然后進(jìn)行干燥，得到透明導(dǎo)電膜。
[0010]所述步驟①中的磁控濺射法具體為:在真空腔室內(nèi)通入Ar，經(jīng)由直流或射頻或中頻電源激勵的氣體放電，形成Ar+，Ar+在高壓電場的作用下，轟擊鎳靶，將鎳原子從靶面剝離，濺射到玻璃基底上，形成薄膜；所述磁控濺射法的工藝條件為:本底真空度:9*10-4-l*l(T4Pa，濺射壓力:0.l_2Pa，襯底溫度:室溫 _200°C。
[0011]所述步驟②中的化學(xué)氣相沉積法采用熱分解化學(xué)氣相沉積法，具體為:在真空腔室內(nèi)通入甲烷氣體，經(jīng)由400?800°C高溫分解及借助輔助氣體氫氣處理，同時藉由襯底的催化作用沉積薄膜。
[0012]所述步驟③中的降溫工藝具體為:以5°C /min的速率降至室溫。
[0013]所述步驟④中的弱酸的ph值在5?6之間。
[0014]采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果:本發(fā)明突破了原有技術(shù)的限制，實(shí)現(xiàn)了把石墨烯透明導(dǎo)電薄膜在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的小尺寸到工業(yè)化應(yīng)用的大尺寸應(yīng)用的跨越；在大面積應(yīng)用上，將可以替代目前常規(guī)的光伏透明導(dǎo)電膜(如，摻氟的二氧化錫以及氧化鋅基的透明導(dǎo)電膜)和觸摸屏產(chǎn)業(yè)用的氧化銦錫透明導(dǎo)電膜，并可因大面積生產(chǎn)而降低成本。
【附圖說明】
[0015]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0016]圖1為本發(fā)明的步驟①完成后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的步驟②完成后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的步驟③完成后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖中的標(biāo)號為:
[0021]大面積玻璃基底101、鎳薄膜層102、石墨烯薄膜層103。
【具體實(shí)施方式】
[0022](實(shí)施例1)
[0023]本實(shí)施例的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0024]①在大面積玻璃基底101上采用磁控濺射法沉積大約一到兩層鎳原子厚的鎳薄膜層102，如圖1所示。磁控濺射法具體為:在真空腔室內(nèi)通入Ar，經(jīng)由直流或射頻或中頻電源激勵的氣體放電，形成Ar+，Ar+在高壓電場的作用下，轟擊鎳靶，將鎳原子從靶面剝離，濺射到玻璃基底上，形成薄膜；所述磁控濺射法的工藝條件為:本底真空度:9*10_4-l*10_4Pa，濺射壓力:0.l_2Pa，襯底溫度:室溫-200°C。
[0025]②在鎳薄膜層102上，采用化學(xué)氣相沉積法沉積石墨烯薄膜層103，如圖2所示?；瘜W(xué)氣相沉積法采用熱分解化學(xué)氣相沉積法，具體為:在真空腔室內(nèi)通入甲烷氣體，經(jīng)由400?800°C高溫分解及借助輔助氣體氫氣處理，同時藉由襯底的催化作用沉積薄膜。
[0026]③經(jīng)過降溫工藝處理后，鎳原子穿過石墨烯薄膜層103析出，并附著在石墨烯薄膜層103的表面，如圖3所示。降溫工藝具體為:以5°C /min的速率降至室溫。
[0027]④通過弱酸型清洗工藝將石墨烯薄膜層103表面的鎳層去除，然后進(jìn)行干燥，得到透明導(dǎo)電膜，如圖4所示。弱酸的ph值在5?6之間。
[0028]本發(fā)明突破了原有技術(shù)的限制，實(shí)現(xiàn)了把石墨烯透明導(dǎo)電薄膜在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的小尺寸到工業(yè)化應(yīng)用的大尺寸應(yīng)用的跨越；在大面積應(yīng)用上，將可以替代目前常規(guī)的光伏透明導(dǎo)電膜(如，摻氟的二氧化錫以及氧化鋅基的透明導(dǎo)電膜)和觸摸屏產(chǎn)業(yè)用的氧化銦錫透明導(dǎo)電膜，并可因大面積生產(chǎn)而降低成本。
[0029]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: ①在大面積玻璃基底(101)上采用磁控濺射法沉積大約一到兩層鎳原子厚的鎳薄膜層(102)； ②在鎳薄膜層(102)上，采用化學(xué)氣相沉積法沉積石墨烯薄膜層(103); ③經(jīng)過降溫工藝處理后，鎳原子穿過石墨烯薄膜層(103)析出，并附著在石墨烯薄膜層(103)的表面； ④通過弱酸型清洗工藝將石墨烯薄膜層(103)表面的鎳層去除，然后進(jìn)行干燥，得到透明導(dǎo)電膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于:所述步驟①中的磁控濺射法具體為:在真空腔室內(nèi)通入Ar，經(jīng)由直流或射頻或中頻電源激勵的氣體放電，形成Ar+，Ar+在高壓電場的作用下，轟擊鎳靶，將鎳原子從靶面剝離，濺射到玻璃基底上，形成薄膜；所述磁控濺射法的工藝條件為:本底真空度:9*10_4-l*10_4Pa，濺射壓力:0.l_2Pa，襯底溫度:室溫-200°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于:所述步驟②中的化學(xué)氣相沉積法采用熱分解化學(xué)氣相沉積法，具體為:在真空腔室內(nèi)通入甲烷氣體，經(jīng)由400?800°C高溫分解及借助輔助氣體氫氣處理，同時藉由襯底的催化作用沉積薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于:所述步驟③中的降溫工藝具體為:以5°C /min的速率降至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于:所述步驟④中的弱酸的ph值在5?6之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，包括以下步驟：①在大面積玻璃基底上采用磁控濺射法沉積大約一到兩層鎳原子厚的鎳薄膜層；②在鎳薄膜層上，采用化學(xué)氣相沉積法沉積石墨烯薄膜層；③經(jīng)過降溫工藝處理后，鎳原子穿過石墨烯薄膜層析出，并附著在石墨烯薄膜層的表面；④通過弱酸型清洗工藝將石墨烯薄膜層表面的鎳層去除，然后進(jìn)行干燥，得到透明導(dǎo)電膜。本發(fā)明突破了原有技術(shù)的限制，實(shí)現(xiàn)了把石墨烯透明導(dǎo)電薄膜在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的小尺寸到工業(yè)化應(yīng)用的大尺寸應(yīng)用的跨越；在大面積應(yīng)用上，將可以替代目前常規(guī)的光伏透明導(dǎo)電膜和觸摸屏產(chǎn)業(yè)用的氧化銦錫透明導(dǎo)電膜，并可因大面積生產(chǎn)而降低成本。
【IPC分類】H01B13-00
【公開號】CN104779015
【申請?zhí)枴緾N201510227685
【發(fā)明人】來霸, 王奇, 于化叢
【申請人】南京漢能薄膜太陽能有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年5月6日