CN104451591B - 一种将金属铜表面cvd的石墨烯向目标衬底表面转移的方法 - Google Patents

一种将金属铜表面cvd的石墨烯向目标衬底表面转移的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，属于材料技术领域。该方法首先通过化学气相沉积方法在铜箔表面生长得到石墨烯，然后以铜箔作为阳极，玻碳片作为阴极，硫酸铜的琼脂凝胶作为固体电解质，利用电化学方法使铜箔缓慢溶解，并在玻碳电极表面沉积并形成铜膜；最后将琼脂凝胶在热水中溶解除去得到转移到目标衬底表面的石墨烯薄膜，同时在玻碳电极表面得到金属铜箔并用以石墨烯的生长。利用本发明，不仅能实现石墨烯在多种目标衬底表面的绿色高效转移，而且可以实现金属铜的循环利用，降低了石墨烯薄膜的制备成本，将有助于推动石墨烯在导电薄膜等领域的大规模应用。

Description

一种将金属铜表面CVD的石墨烯向目标衬底表面转移的方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种将金属铜表面化学气相沉积(CVD)的石墨烯向目标衬底表面转移的方法。
背景技术
2004年，英国曼彻斯特大学Geim教授首次制备出石墨烯【K.S.Novoselov，A.K.Geim，S.V.Morozov，D.Jiang，Y.Zhang，S.V.Dubonos，I.V.Grigorieva，A.A.Firsov，Science 2004，306，666.】。石墨烯是由单层碳原子组成的六方蜂巢状二维结构。石墨烯薄膜室温下本征电子迁移率可达200000cm2/Vs【K.I.Bolotin，K.J.Sikes，Z.Jiang，M.Klima，G.Fudenberg，J.Hone，P.Kim，H.L.Stormer，Solid State Communications 2008，146，351.】，具有优异的电学性质。此外，石墨烯在整个可见光区均具有极高的透光率，研究发现单层石墨烯的透光率接近97％【R.R.Nair，P. Blake，A.N.Grigorenko，K.S.Novoselov，T.J.Booth，T.Stauber，N.M.R.Peres，A.K.Geim，Science 2008，320，1308.】。
铜箔上的化学气相沉积(CVD)法是一种重要的制备石墨烯的方法，并且得到的石墨烯是单层，缺陷较少【X.S.Li，W.W.Cai，J.H.An，S.Kim，J.Nah，D.X.Yang，R.Piner，A.Velamakanni，I.Jung，E.Tutuc，S.K.Banerjee，L.Colombo，R.S.Ruoff，Science 2009，324，1312.】。实际应用过程中，最终需要将石墨烯从铜箔表面转移到目标衬底上，目前普遍采用的方法是在石墨烯表面使用PMMA薄膜作为支撑，通过铜蚀刻剂将金属铜腐蚀除去，然后将石墨烯转移到目标衬底表面，最终溶解除去石墨烯表面的PMMA薄膜。
上述这种转移方法不仅需要使用大量的PMMA和丙酮等溶剂，而且腐蚀除去的铜不能够直接重复利用，导致资源的浪费且成本较高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种将金属铜表面CVD的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，以实现转移过程中有机溶剂的零使用及铜的可重复循环使用，进而降低成本。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，包括：
在铜箔表面生长石墨烯，并制备铜电解质的琼脂凝胶；
以玻碳片、石墨或ITO导电玻璃为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，铜电解质的琼脂凝胶为固体电解质，施加直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极表面铜的析出，得到石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物；
将目标衬底放置在石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物上，加热使琼脂凝胶溶胶化以使目标衬底与石墨烯之间紧密切合，得到目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物；
将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入热水中使琼脂凝胶溶解，得到表面有目标衬底的石墨烯和表面有铜膜的阴极，实现石墨烯向目标衬底表面的转移。
上述方案中，所述在铜箔表面生长石墨烯，包括：将铜箔放入化学气相沉积炉中，在氢气和甲烷气氛中，流量分别为10sccm和2sccm，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜箔表面生长石墨烯。
上述方案中，所述铜电解质为硫酸铜、硝酸铜、醋酸铜或氯化铜。
上述方案中，所述铜电解质采用硫酸铜，所述制备铜电解质的琼脂凝胶，包括：分别称取10g硫酸铜和4g琼脂粉，向其中加入100ml的去离子水，并加热搅拌制成溶胶溶液，将溶胶自然冷却形成硫酸铜的琼脂凝胶。
上述方案中，所述施加直流电压电解至电流为零，是向阳极与阴极之间施加0.7V的直流电压，将硫酸铜的琼脂凝胶电解至电流为零。
上述方案中，所述加热使琼脂凝胶溶胶化以使石墨烯与衬底之间紧密切合，是在110℃下加热2分钟使凝胶溶胶化以使石墨烯与衬底之间紧密切合。
上述方案中，所述将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入热水中使琼脂凝胶溶解，是将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解。
上述方案中，所述将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入热水中使琼脂凝胶溶解之后，还包括：利用95℃的热水对琼脂凝胶溶解之后的目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物进行多次冲洗。
上述方案中，所述实现石墨烯向目标衬底表面的转移的同时，得到表面有铜膜的阴极。该方法在得到表面有铜膜的阴极之后，还包括：剥离阴极表面的铜膜，并利用剥离得到的铜膜进行石墨烯的化学气相沉积，实现铜的回收和再利用。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，利用石墨烯具有导电性好的特点，使用琼脂凝胶作为电解质，采用电解方法除去石墨烯底层的铜，同时实现铜在玻碳表面的沉积析出，不仅实现了转移过程中有机溶剂的零使用，而且使金属铜可以重复循环使用，降低了生产成本，真正实现了石墨烯的绿色高效转移。
2、本发明提供的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，是一种绿色高效的铜箔表面CVD石墨烯的转移方法，不仅避免使用了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和丙酮等有机溶剂，实现了铜箔表面石墨烯的绿色转移，而且在溶解铜的同时在阴极表面析出金属铜膜，实现了金属铜的循环利用，降低了石墨烯的制备成本。
3、本发明提供的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，不仅能实现石墨烯在多种目标衬底表面的绿色高效转移，而且可以实现金属铜的循环利用，降低了石墨烯薄膜的制备成本，将有助于推动石墨烯在导电薄膜等领域的大规模应用。
附图说明
图1是本发明提供的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法流程图。
图2是依照本发明实施例1的石墨烯转移的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明是一种将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，首先通过化学气相沉积方法在铜箔表面生长得到石墨烯，然后以铜箔作为阳极，玻碳片作为阴极，硫酸铜的琼脂凝胶作为固体电解质，利用电化学方法使铜箔缓慢溶解，并在玻碳电极表面沉积并形成铜膜；最后将琼脂凝胶在热水中溶解除去得到转移到目标衬底表面的石墨烯薄膜，同时在玻碳电极表面得到金属铜箔并用以石墨烯的生长。
如图1所示，图1是本发明提供的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤1：在铜箔表面生长石墨烯，并制备铜电解质的琼脂凝胶；
在本步骤中，在铜箔表面生长石墨烯，包括：将铜箔放入化学气相沉积炉中，在氢气和甲烷气氛中，流量分别为10sccm和2sccm，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜箔表面生长石墨烯。
在本步骤中，铜电解质可以采用硫酸铜、硝酸铜、醋酸铜或氯化铜，当铜电解质采用硫酸铜时，制备铜电解质的琼脂凝胶，包括：分别称取10g硫酸铜和4g琼脂粉，向其中加入100ml的去离子水，并加热搅拌制成溶胶溶液，将溶胶自然冷却形成硫酸铜的琼脂凝胶。
步骤2：以玻碳片、石墨或ITO导电玻璃为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，铜电解质的琼脂凝胶为固体电解质，施加直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极表面铜的析出，得到石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物；
在本步骤中，当铜电解质采用硫酸铜时，施加直流电压电解至电流为零，是向阳极与阴极之间施加0.7V的直流电压，将硫酸铜的琼脂凝胶电解至电流为零。
步骤3：将目标衬底放置在石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物上，加热使琼脂凝胶溶胶化以使目标衬底与石墨烯之间紧密切合，得到目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物；
在本步骤中，目标衬底可以采用PET薄膜、玻璃或石英；当铜电解质采用硫酸铜时，加热使琼脂凝胶溶胶化以使石墨烯与衬底之间紧密切合，是在110℃下加热2分钟使凝胶溶胶化以使石墨烯与衬底之间紧密切合。
步骤4：将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入热水中使琼脂凝胶溶解，得到表面有目标衬底的石墨烯和表面有铜膜的阴极，实现石墨烯向目标衬底表面的转移，同时得到表面有铜膜的阴极；
在本步骤中，当铜电解质采用硫酸铜时，将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入热水中使琼脂凝胶溶解，是将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解；在将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入热水中使琼脂凝胶溶解之后，还包括：利用95℃的热水对琼脂凝胶溶解之后的目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物进行多次冲洗，进而得到表面有目标衬底的石墨烯和表面有铜膜的阴极。
步骤5：剥离阴极表面的铜膜，并利用剥离得到的铜膜进行石墨烯的化学气相沉积，实现铜的回收和再利用。
实施例1：目标衬底采用PET薄膜，铜电解质采用硫酸铜，阴极采用玻碳片，即将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向PET薄膜表面进行绿色高效转移，具体步骤如图2所示，图2示出了依照本发明实施例1的石墨烯转移的工艺流程图，包括：
称取10g硫酸铜和4g琼脂粉，加入100ml去离子水，加热搅拌制成溶胶溶液，将其自然冷却形成硫酸铜的琼脂凝胶；将铜箔放入CVD炉中，在10sccm氢气和2sccm甲烷混合气氛中，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜表面生长石墨烯；以玻碳片为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，上述制备的硫酸铜琼脂凝胶为铜电解质，施加0.7V的直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极玻碳片表面铜的析出；将PET薄膜放置在表面有石墨烯的琼脂凝胶上，110℃加热2min使凝胶溶胶化以便于PET薄膜与石墨烯之间的紧密切合；将PET薄膜/石墨烯/凝胶/铜/玻碳片复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解，并用95℃的热水洗多次，实现石墨烯在PET表面的转移，得到表面有PET薄膜的石墨烯，同时得到表面沉积有铜膜的玻碳片；将玻碳片表面的铜膜小心剥离并在CVD炉中生长石墨烯，实现铜的回收和再利用。
实施例2：目标衬底采用PET薄膜，铜电解质采用硝酸铜，阴极采用玻碳片，即将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向PET薄膜表面进行绿色高效转移，具体步骤如下：
称取10g硝酸铜和4g琼脂粉，加入100ml去离子水，加热搅拌制成溶胶溶液，将其自然冷却形成硝酸铜的琼脂凝胶；将铜箔放入CVD炉中，在10sccm氢气和2sccm甲烷混合气氛中，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜表面生长石墨烯；以玻碳片为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，上述制备的硝酸铜琼脂凝胶为铜电解质，施加0.7V的直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极玻碳片表面铜的析出；将PET薄膜放置在表面有石墨烯的琼脂凝胶上，110℃加热2min使凝胶溶胶化以便于PET薄膜与石墨烯之间的紧密切合；将PET薄膜/石墨烯/凝胶/铜/玻碳片复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解，并用95℃的热水洗多次，实现石墨烯在PET表面的转移，得到表面有PET薄膜的石墨烯，同时得到表面沉积有铜膜的玻碳片；将玻碳片表面的铜膜小心剥离并在CVD炉中生长石墨烯，实现铜的回收和再利用。
实施例3：目标衬底采用PET薄膜，铜电解质采用醋酸铜，阴极采用玻碳片，即将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向PET薄膜表面进行绿色高效转移，具体步骤如下：
称取10g醋酸铜和4g琼脂粉，加入100ml去离子水，加热搅拌制成溶胶溶液，将其自然冷却形成醋酸铜的琼脂凝胶；将铜箔放入CVD炉中，在10sccm氢气和2sccm甲烷混合气氛中，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜表面生长石墨烯；以玻碳片为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，上述制备的醋酸铜琼脂凝胶为铜电解质，施加0.7V的直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极玻碳片表面铜的析出；将PET薄膜放置在表面有石墨烯的琼脂凝胶上，110℃加热2min使凝胶溶胶化以便于PET薄膜与石墨烯之间的紧密切合；将PET薄膜/石墨烯/凝胶/铜/玻碳片复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解，并用95℃的热水洗多次，实现石墨烯在PET表面的转移，得到表面有PET薄膜的石墨烯，同时得到表面沉积有铜膜的玻碳片；将玻碳片表面的铜膜小心剥离并在CVD炉中生长石墨烯，实现铜的回收和再利用。
实施例4：目标衬底采用PET薄膜，铜电解质采用氯化铜，阴极采用玻碳片，即将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向PET薄膜表面进行绿色高效转移，具体步骤如下：
称取10g氯化铜和4g琼脂粉，加入100ml去离子水，加热搅拌制成溶胶溶液，将其自然冷却形成氯化铜的琼脂凝胶；将铜箔放入CVD炉中，在10sccm氢气和2sccm甲烷混合气氛中，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜表面生长石墨烯；以玻碳片为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，上述制备的氯化铜琼脂凝胶为铜电解质，施加0.7V的直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极玻碳片表面铜的析出；将PET薄膜放置在表面有石墨烯的琼脂凝胶上，110℃加热2min使凝胶溶胶化以便于PET薄膜与石墨烯之间的紧密切合；将PET薄膜/石墨烯/凝胶/铜/玻碳片复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解，并用95℃的热水洗多次，实现石墨烯在PET表面的转移，得到表面有PET薄膜的石墨烯，同时得到表面沉积有铜膜的玻碳片；将玻碳片表面的铜膜小心剥离并在CVD炉中生长石墨烯，实现铜的回收和再利用。
实施例5：目标衬底采用PET薄膜，铜电解质采用硫酸铜，阴极采用石墨，即将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向PET薄膜表面进行绿色高效转移，具体步骤如下：
称取10g硫酸铜和4g琼脂粉，加入100ml去离子水，加热搅拌制成溶胶溶液，将其自然冷却形成硫酸铜的琼脂凝胶；将铜箔放入CVD炉中，在10sccm氢气和2sccm甲烷混合气氛中，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜表面生长石墨烯；以石墨为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，上述制备的硫酸铜琼脂凝胶为铜电解质，施加0.7V的直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极石墨表面铜的析出；将PET薄膜放置在表面有石墨烯的琼脂凝胶上，110℃加热2min使凝胶溶胶化以便于PET薄膜与石墨烯之间的紧密切合；将PET薄膜/石墨烯/凝胶/铜/石墨片复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解，并用95℃的热水洗多次，实现石墨烯在PET表面的转移，得到表面有PET薄膜的石墨烯，同时得到表面沉积有铜膜的石墨片；将石墨片表面的铜膜小心剥离并在CVD炉中生长石墨烯，实现铜的回收和再利用。
实施例6：目标衬底采用PET薄膜，铜电解质采用硫酸铜，阴极采用ITO导电玻璃，即将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向PET薄膜表面进行绿色高效转移，具体步骤如下：
称取10g硫酸铜和4g琼脂粉，加入100ml去离子水，加热搅拌制成溶胶溶液，将其自然冷却形成硫酸铜的琼脂凝胶；将铜箔放入CVD炉中，在10sccm氢气和2sccm甲烷混合气氛中，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜表面生长石墨烯；以ITO导电玻璃为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，上述制备的硫酸铜琼脂凝胶为铜电解质，施加0.7V的直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极ITO导电玻璃表面铜的析出；将PET薄膜放置在表面有石墨烯的琼脂凝胶上，110℃加热2min使凝胶溶胶化以便于PET薄膜与石墨烯之间的紧密切合；将PET薄膜/石墨烯/凝胶/铜/ITO导电玻璃复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解，并用95℃的热水洗多次，实现石墨烯在PET表面的转移，得到表面有PET薄膜的石墨烯，同时得到表面沉积有铜膜的ITO导电玻璃；将ITO导电玻璃表面的铜膜小心剥离并在CVD炉中生长石墨烯，实现铜的回收和再利用。
实施例7：目标衬底采用玻璃，铜电解质采用硫酸铜，阴极采用玻碳片，即将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向玻璃表面进行绿色高效转移，具体步骤如下：
称取10g硫酸铜和4g琼脂粉，加入100ml去离子水，加热搅拌制成溶胶溶液，将其自然冷却形成硫酸铜的琼脂凝胶；将铜箔放入CVD炉中，在10sccm氢气和2sccm甲烷混合气氛中，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜表面生长石墨烯；以玻碳片为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，上述制备的硫酸铜琼脂凝胶为铜电解质，施加0.7V的直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极玻碳片表面铜的析出；将玻璃放置在表面有石墨烯的琼脂凝胶上，110℃加热2min使凝胶溶胶化以便于玻璃与石墨烯之间的紧密切合；将玻璃/石墨烯/凝胶/铜/玻碳片复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解，并用95℃的热水洗多次，实现石墨烯在玻璃表面的转移，得到表面有玻璃的石墨烯，同时得到表面沉积有铜膜的玻碳片；将玻碳片表面的铜膜小心剥离并在CVD炉中生长石墨烯，实现铜的回收和再利用。
实施例8：目标衬底采用石英，铜电解质采用硫酸铜，阴极采用玻碳片，即将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向石英表面进行绿色高效转移，具体步骤如下：
称取10g硫酸铜和4g琼脂粉，加入100ml去离子水，加热搅拌制成溶胶溶液，将其自然冷却形成硫酸铜的琼脂凝胶；将铜箔放入CVD炉中，在10sccm氢气和2sccm甲烷混合气氛中，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜表面生长石墨烯；以玻碳片为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，上述制备的硫酸铜琼脂凝胶为铜电解质，施加0.7V的直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极玻碳片表面铜的析出；将石英放置在表面有石墨烯的琼脂凝胶上，110℃加热2min使凝胶溶胶化以便于石英与石墨烯之间的紧密切合；将石英/石墨烯/凝胶/铜/玻碳片复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解，并用95℃的热水洗多次，实现石墨烯在石英表面的转移，得到表面有石英的石墨烯，同时得到表面沉积有铜膜的玻碳片；将玻碳片表面的铜膜小心剥离并在CVD炉中生长石墨烯，实现铜的回收和再利用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，其特征在于，包括：
在铜箔表面生长石墨烯，并制备铜电解质的琼脂凝胶；
以玻碳片、石墨或ITO导电玻璃为阴极，表面生长有石墨烯的铜箔为阳极，铜电解质的琼脂凝胶为固体电解质，施加直流电压电解至电流为零，实现阳极铜的溶解以及阴极表面铜的析出，得到石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物；
将目标衬底放置在石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物上，加热使琼脂凝胶溶胶化以使目标衬底与石墨烯之间紧密切合，得到目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物；
将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入热水中使琼脂凝胶溶解，得到表面有目标衬底的石墨烯和表面有铜膜的阴极，实现石墨烯向目标衬底表面的转移。
2.根据权利要求1所述的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，其特征在于，所述在铜箔表面生长石墨烯，包括：
将铜箔放入化学气相沉积炉中，在氢气和甲烷气氛中，流量分别为10sccm和2sccm，在1000℃高温条件下利用化学气相沉积在铜箔表面生长石墨烯。
3.根据权利要求1所述的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，其特征在于，所述铜电解质为硫酸铜、硝酸铜、醋酸铜或氯化铜。
4.根据权利要求3所述的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，其特征在于，所述铜电解质采用硫酸铜，所述制备铜电解质的琼脂凝胶，包括：
分别称取10g硫酸铜和4g琼脂粉，向其中加入100ml的去离子水，并加热搅拌制成溶胶溶液，将溶胶自然冷却形成硫酸铜的琼脂凝胶。
5.根据权利要求4所述的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，其特征在于，所述施加直流电压电解至电流为零，是向阳极与阴极之间施加0.7V的直流电压，将硫酸铜的琼脂凝胶电解至电流为零。
6.根据权利要求4所述的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，其特征在于，所述加热使琼脂凝胶溶胶化以使石墨烯与衬底之间紧密切合，是在110℃下加热2分钟使凝胶溶胶化以使石墨烯与衬底之间紧密切合。
7.根据权利要求4所述的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，其特征在于，所述将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入热水中使琼脂凝胶溶解，是将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入95℃的热水中处理20分钟使琼脂凝胶溶解。
8.根据权利要求4所述的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，其特征在于，所述将目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物放入热水中使琼脂凝胶溶解之后，还包括：
利用95℃的热水对琼脂凝胶溶解之后的目标衬底/石墨烯/琼脂凝胶/铜箔/阴极的复合物进行多次冲洗。
9.根据权利要求1所述的将金属铜表面化学气相沉积的石墨烯向目标衬底表面转移的方法，其特征在于，该方法在得到表面有铜膜的阴极之后，还包括：
剥离阴极表面的铜膜，并利用剥离得到的铜膜进行石墨烯的化学气相沉积，实现铜的回收和再利用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105088179B (zh) * 2015-08-26 2017-08-15 中国科学院上海微***与信息技术研究所 一种转移石墨烯的方法
CN112803077A (zh) * 2021-02-04 2021-05-14 凌飞 铜基碳源固态电池芯、电池及其制作方法
CN113120891A (zh) * 2021-04-12 2021-07-16 深圳市纳设智能装备有限公司 一种二维材料转移设备
CN115650219B (zh) * 2022-10-08 2024-04-16 复旦大学 一种cvd石墨烯的转移方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102351175A (zh) * 2011-11-03 2012-02-15 东南大学 化学气相沉积法制备石墨烯的高质量转移方法
CN103387230A (zh) * 2013-07-23 2013-11-13 中国科学院微电子研究所 一种石墨烯导电薄膜的制备方法

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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102351175A (zh) * 2011-11-03 2012-02-15 东南大学 化学气相沉积法制备石墨烯的高质量转移方法
CN103387230A (zh) * 2013-07-23 2013-11-13 中国科学院微电子研究所 一种石墨烯导电薄膜的制备方法

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