DE102016118837A1 - Method for doping a graphene layer - Google Patents

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    • H01L21/041—Making n- or p-doped regions

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dotieren einer Graphen-Schicht (2), bei welchem die Graphen-Schicht (2) auf einem Trägersubstrat (1) abgeschieden, das Trägersubstrat (1) von der Graphen-Schicht in einer ersten Flüssigkeit (4) entfernt und die Graphen-Schicht (2) auf einen zu beschichtenden Oberflächenbereich eines Zielsubstrates (5) in einer zweiten Flüssigkeit (7) aufgetragen wird. Erfindungsgemäß wird ein Material (6) zum Dotieren der Graphen-Schicht (2) zumindest auf dem zu beschichtenden Oberflächenbereich des Zielsubstrates (5) abgeschieden, bevor die Graphen-Schicht (2) in der zweiten Flüssigkeit (7) auf den zu beschichtenden Oberflächenbereich des Zielsubstrates (5) aufgetragen wird.The invention relates to a method for doping a graphene layer (2), in which the graphene layer (2) is deposited on a carrier substrate (1) and removes the carrier substrate (1) from the graphene layer in a first liquid (4) and the graphene layer (2) is applied to a surface region of a target substrate (5) to be coated in a second liquid (7). According to the invention, a material (6) for doping the graphene layer (2) is deposited at least on the surface region of the target substrate (5) to be coated, before the graphene layer (2) in the second liquid (7) strikes the surface region of the surface to be coated Target substrate (5) is applied.

Description

Elektrisch leitfähige oder halbleitende 2D-Materialien, wie beispielsweise Graphen oder Übergangsmetalldichalcogenide, erlangen eine zunehmende Bedeutung für elektronische, opto-elektronische oder optische Anwendungen. Electrically conductive or semiconducting 2D materials, such as graphene or transition metal dichalcogenides, are becoming increasingly important for electronic, opto-electronic or optical applications.

Graphen ist wie Diamant, Graphit und Kohlenstoffnanoröhren, eine Modifikation des Elements Kohlenstoff. Graphen als zweidimensionales, bienenwabenartiges Netzwerk sp2-hybridisierter Kohlenstoffatome ist der Grundbaustein von Graphit, der aus übereinandergestapelten Graphen-Schichten besteht. Unter einer Graphen-Schicht im Erfindungssinn sind nachfolgend alle Schichten zu verstehen, die aus einer oder mehreren Atomlagen Graphen bestehen. Interesse weckt Graphen aufgrund seiner außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften. Es ist mechanisch sehr stabil, weist eine sehr hohe Zugfestigkeit auf, leitet Wärme mehr als 10-fach besser als Kupfer, besitzt eine theoretische Ladungsträgerbeweglichkeit von bis zu 200000 cm2V-1s-1 und eine Monolage Graphen absorbiert nur 2,3 % des Lichts unabhängig von der Wellenlänge im sichtbaren Spektrum. Graphene is like diamond, graphite and carbon nanotubes, a modification of the element carbon. Graphene as a two-dimensional, honeycomb-like network of sp2-hybridized carbon atoms is the basic building block of graphite, which consists of stacked graphene layers. Under a graphene layer in the sense of the invention are below all layers to understand that consist of one or more atomic layers of graphene. Graphene awakens interest due to its extraordinary physical properties. It is mechanically very stable, has a very high tensile strength, conducts heat more than 10 times better than copper, has a theoretical carrier mobility of up to 200000 cm 2 V-1s-1 and a monolayer graphene absorbs only 2.3% of the Light regardless of the wavelength in the visible spectrum.

Aufgrund seiner Eigenschaften können Graphen-Schichten, neben vielen anderen potentiellen Anwendungen, als Alternative für TCO (transparent conductive oxide – transparente leitfähige Oxide), wie zum Beispiel ITO, als transparente leitfähige Schicht, wie beispielsweise zur Herstellung von Solarzellen aber auch bei OLED- und Display-Anwendungen eingesetzt werden, vor allem dann wenn Anforderungen hinsichtlich einer mechanischen Flexibilität bestehen. Due to its properties, graphene layers, among many other potential applications, can be used as an alternative to TCO (transparent conductive oxides), such as ITO, as a transparent conductive layer, such as for the manufacture of solar cells but also in OLED and Display applications are used, especially if there are requirements for mechanical flexibility.

Es ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt, welche das Herstellen von Graphen ermöglichen. Graphen-Nanoplatelets und Graphenoxid-Flakes, das heißt Graphen-Partikel mit lateralen Ausdehnungen im nm- bis μm-Bereich, können über das sogenannte Abblättern (auch Exfoliation bezeichnet) von Graphit synthetisiert werden. A variety of methods are known which enable the production of graphene. Graphene nanoplatelets and graphene oxide flakes, ie graphene particles with lateral extents in the nm to μm range, can be synthesized by so-called exfoliation (exfoliation) of graphite.

Graphen-Schichten lassen sich beispielsweise mittels einer thermischen Zersetzung auf Siliziumkarbid (SiC) herstellen. Dabei sind Prozesstemperaturen von über 1000 °C erforderlich, damit die Siliziumatome der obersten Schicht aufgrund des höheren Dampfdrucks abdampfen und sich die verbleibenden Kohlenstoffatome zu einer Graphen-Schicht formieren. Graphene layers can be produced, for example, by means of thermal decomposition on silicon carbide (SiC). This process temperatures of about 1000 ° C are required so that evaporate the silicon atoms of the uppermost layer due to the higher vapor pressure and form the remaining carbon atoms into a graphene layer.

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden Graphen-Schichten mittels chemischer Gasphasenabscheidung hergestellt, bei denen Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Methan, als Ausgangsmaterialien für eine Graphen-Abscheidung auf metallischen Substraten bei Temperaturen um 1000 °C verwendet werden. Zum Einsatz gelangen dabei Übergangsmetalle, wie beispielsweise Cu, Ni und Co, die im CVD-Prozess gleichzeitig als Katalysator und Substrat dienen und welche die erforderliche Zersetzungstemperatur des Kohlenwasserstoff-Präkursors senken. In another known method, graphene layers are produced by chemical vapor deposition, in which hydrocarbons, such as methane, are used as starting materials for graphene deposition on metallic substrates at temperatures around 1000 ° C. Transition metals are used, such as Cu, Ni and Co, which simultaneously serve as catalyst and substrate in the CVD process and which lower the required decomposition temperature of the hydrocarbon precursor.

Wesentliche Nachteile der bekannten Verfahren sind die hohen Substrattemperaturen um 1000 °C, die dabei erforderlichen metallischen Katalysatorsubstrate, die einen nachträglichen Transfer der Graphen-Schichten auf ein eigentliches Zielsubstrat zwingend notwendig machen und die hohen Substratkosten im Fall des Verwendens von SiC-Wafern. Der Transferprozess ist technologisch aufwendig und erzeugt zusätzliche Defekte in der Graphen-Schicht. Significant disadvantages of the known processes are the high substrate temperatures of around 1000 ° C., the metallic catalyst substrates required for this purpose, which make subsequent transfer of the graphene layers to an actual target substrate absolutely necessary and the high substrate costs in the case of using SiC wafers. The transfer process is technologically complex and generates additional defects in the graphene layer.

Plasmaunterstützte CVD-Verfahren ermöglichen eine Absenkung der Substrattemperatur durch die plasma-induzierte Dissoziation eines Kohlenwasserstoff-Präkursors, benötigen aber ebenfalls katalytisch wirksame Metallsubstrate, um Graphen-Schichten darauf abzuscheiden. Die Plasmaanregung erfolgt meist durch Mikrowellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz ( WO 2013/052939 A1 , WO 2013/052939 A1 ) oder durch eine Hochfrequenz-Anregung mit einer Frequenz von 13,56 MHz ( WO 2014/137985 A1 ). Plasma-assisted CVD processes allow the substrate temperature to be lowered by the plasma-induced dissociation of a hydrocarbon precursor, but also require catalytically active metal substrates to deposit graphene layers thereon. The plasma excitation is usually done by microwaves with a frequency of 2.45 GHz ( WO 2013/052939 A1 . WO 2013/052939 A1 ) or by a high-frequency excitation at a frequency of 13.56 MHz ( WO 2014/137985 A1 ).

Bei Verfahren, bei denen eine Graphen-Schicht zunächst auf einem katalytisch wirksamen Metallsubstrat (nachfolgend auch Trägersubstrat genannt) abgeschieden wird, ist nachfolgend noch ein Transfer auf ein Zielsubstrat erforderlich, auf welchem die Graphen-Schicht zur Anwendung gelangen soll. Sukang Bae, et al, “Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes“, Nature Nanotechnology, Vol. 5, 2010, p. 574–578 , beschreibt beispielsweise das Abscheiden einer Graphen-Schicht auf einem als Kupferfolie ausgebildetem Trägersubstrat. Aus Stabilitätsgründen für nachfolgende Prozessschritte wird auf der Graphen-Schicht noch ein Polymer abgeschieden. Der Verbund aus Trägersubstrat, Graphen-Schicht und Polymer durchläuft anschließend eine ätzende Flüssigkeit, in der die Kupferfolie von der Graphen-Schicht chemisch abgeätzt wird. In processes in which a graphene layer is first deposited on a catalytically active metal substrate (hereinafter also referred to as carrier substrate), a transfer to a target substrate on which the graphene layer is to be applied is subsequently also required. Sukang Bae, et al, "Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes", Nature Nanotechnology, Vol. 5, 2010, p. 574-578 describes, for example, the deposition of a graphene layer on a carrier substrate designed as a copper foil. For reasons of stability for subsequent process steps, a polymer is deposited on the graphene layer. The composite of carrier substrate, graphene layer and polymer then passes through a corrosive liquid in which the copper foil is chemically etched away from the graphene layer.

Nachfolgend wird die Graphen-Schicht mit dem Polymer auf ein Zielsubstrat aufgetragen und dort das Polymer von der Graphen-Schicht entfernt. Subsequently, the graphene layer with the polymer is applied to a target substrate and there the polymer is removed from the graphene layer.

Zum Verbessern angestrebter Eigenschaften einer Graphen-Schicht ist es bekannt, die Graphen-Schicht mit unterschiedlichen Materialien zu dotieren. Aus Ki Kang Kim, et al, „Enhancing the conductivity of transparent graphene films via doping”, Nonotechnology, Vol. 21, Issue 28, 2010, 285205 (6pp) , ist es bekannt, eine auf ein Zielsubstrat transferierte Graphen-Schicht in eine Lösung aus AuCl3 zu tauchen, um die Graphen-Schicht mit Au-Partikeln zu dotieren, wodurch deren elektrischer Widerstand verringert wird. To improve desired properties of a graphene layer, it is known to dope the graphene layer with different materials. Out Ki Kang Kim, et al, "Enhancing the Conduct of Transparent Graphene Films via Doping", Non-Technology, Vol. 21, Issue 28, 2010, 285205 (6pp) It is known to add a graphene layer transferred to a target substrate in a solution of AuCl 3 Dive to dope the graphene layer with Au particles, whereby their electrical resistance is reduced.

Ebenfalls offenbart ist es, eine Graphen-Schicht mit einem organischen Material zu dotieren. Wei Chen, et al, “Surface Transfer p-Type Doping of Epitaxial Graphene”, Journal of the American Chemical Society, Vol. 129, Issue 34, p. 10418–10422 , beschreibt beispielsweise ein Verfahren, bei welchem eine unter der Bezeichnung F4-TCNQ bekannte organische Verbindung auf der Graphen-Schicht abgeschieden wird, um die Graphen-Schicht zu dotieren, nachdem die Graphen-Schicht auf ein Zielsubstrat transferiert wurde. It is also disclosed to dope a graphene layer with an organic material. Wei Chen, et al, "Surface Transfer p-type Doping of Epitaxial Graphene," Journal of the American Chemical Society, Vol. 129, Issue 34, p. 10418-10422 For example, U.S. Patent No. 4,848,160 describes a method in which an organic compound known by the name F4-TCNQ is deposited on the graphene layer to dope the graphene layer after the graphene layer has been transferred to a target substrate.

Bei Verfahren, bei denen ein Dotiermaterial auf der Graphen-Schicht aufgetragen wird, nachdem die Graphen-Schicht auf ein Zielsubstrat transferiert wurde, kann sich zum Beispiel nachteilig auswirken, dass das Dotiermaterial bei Nachfolgeprozessen ungewollt vollständig oder teilweise wieder abgelöst wird, was die Dotierwirkung mindert. Dadurch, dass der Dotand auf der Graphenoberfläche appliziert wird, kann er außerdem noch migrieren, was zu geringer Langzeitstabilität der Dotierung führt. So können sich zum Beispiel Dotanden zu Clustern zusammenformen, was die Dotierwirkung ebenfalls vermindert. For example, in processes where a dopant is deposited on the graphene layer after the graphene layer has been transferred to a target substrate, it may be detrimental that the dopant is undesirably completely or partially redissolved in subsequent processes, thereby reducing the doping effect , In addition, because the dopant is applied to the graphene surface, it can still migrate, which leads to low long-term stability of the doping. For example, dopants can form into clusters, which also reduces the doping effect.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum Dotieren einer Graphen-Schicht zu schaffen, mittels dessen die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden können. Insbesondere soll es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich sein, eine Graphen-Schicht langzeitstabil zu dotieren. The invention is therefore based on the technical problem of providing a method for doping a graphene layer, by means of which the disadvantages of the prior art can be overcome. In particular, it should be possible with the method according to the invention to dope a graphene layer with long-term stability.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Graphen-Schicht auf einem Trägersubstrat abgeschieden. Als Material für ein Trägersubstrat sind alle aus dem Stand der Technik bekannten Materialien geeignet, die eine katalytische Wirkung für das Ausbilden einer Graphen-Schicht aufweisen. Hierfür sind beispielsweise Materialien bekannt, welche Kupfer und/oder Nickel aufweisen. Aus Stabilitätsgründen für nachfolgende Prozessschritte kann auf der Graphen-Schicht noch ein Polymer abgeschieden werden. Hierfür sind alle Polymere geeignet, die auch im Stand der Technik zum Stabilisieren bzw. Fixieren einer Graphen-Schicht verwendet werden. In the method according to the invention, first a graphene layer is deposited on a carrier substrate. Suitable materials for a carrier substrate are all materials known from the prior art which have a catalytic effect for the formation of a graphene layer. For this purpose, for example, materials are known which comprise copper and / or nickel. For reasons of stability for subsequent process steps, a polymer can still be deposited on the graphene layer. All polymers which are also used in the prior art for stabilizing or fixing a graphene layer are suitable for this purpose.

In einer ersten Flüssigkeit wird dann das Trägersubstrat von der Graphen-Schicht entfernt. Dabei kann die erste Flüssigkeit beispielsweise eine ätzende Flüssigkeit sein, in welcher das Material des Trägersubstrates aufgelöst wird. In a first liquid, the carrier substrate is then removed from the graphene layer. In this case, the first liquid may for example be a corrosive liquid in which the material of the carrier substrate is dissolved.

Das Entfernen des Trägersubstrates von der Graphen-Schicht kann alternativ auch mittels elektrochemischer Delamonation (auch als „Bubbling“ bezeichnet) erfolgen. Hierbei wird der erste Verbund, bestehend aus Trägersubstrat, Graphen-Schicht und Polymer, in einer ersten Flüssigkeit angeordnet, welche für Elektrolyseprozesse geeignet ist. Die erste Flüssigkeit kann beispielsweise eine Salzlösung sein. Zwischen das elektrisch leitfähige Material des Trägersubstrates und der ersten Flüssigkeit wird eine elektrische Spannung geschaltet, was dazu führt, dass sich Gasbläschen zwischen dem Trägersubstrat und der Graphen-Schicht ausbilden, was wiederum ein Abheben der Graphen-Schicht vom Trägersubstrat bewirkt. The removal of the carrier substrate from the graphene layer can alternatively also be effected by means of electrochemical delamination (also referred to as "bubbling"). In this case, the first composite, consisting of carrier substrate, graphene layer and polymer, is arranged in a first liquid which is suitable for electrolysis processes. The first liquid may be, for example, a salt solution. An electrical voltage is switched between the electrically conductive material of the carrier substrate and the first liquid, which causes gas bubbles to form between the carrier substrate and the graphene layer, which in turn causes the graphene layer to lift off from the carrier substrate.

Die abgelöste Graphen-Schicht, auf welcher sich zum Fixieren der Graphen-Schicht noch das Polymer befindet, wird in einer zweiten Flüssigkeit auf einen mit der Graphen-Schicht zu beschichtenden Oberflächenbereich eines Zielsubstrates aufgetragen. Als zweite Flüssigkeit kann beispielsweise Wasser oder eine wässrige Lösung verwendet werden. Das Auftragen der Graphen-Schicht erfolgt durch so genanntes Auffischen. Das bedeutet, dass Zielsubstrat wird unter die in der zweiten Flüssigkeit schwimmende Graphen-Schicht geführt und dort das Zielsubstrat und die Graphen-Schicht derart zueinander ausgerichtet, dass die Graphen-Schicht beim Anheben des Zielsubstrates auf den zu beschichtenden Oberflächenbereich des Zielsubstrates aufgetragen wird. Dadurch entsteht ein zweiter Verbund, bestehend aus dem Zielsubstrat, der Graphen-Schicht und dem Polymer. The detached graphene layer, on which the polymer is still to fix the graphene layer, is applied in a second liquid to a surface region of a target substrate to be coated with the graphene layer. As the second liquid, for example, water or an aqueous solution can be used. The graphene layer is applied by so-called fishing. This means that the target substrate is guided under the graphene layer floating in the second liquid and there the target substrate and the graphene layer are aligned such that the graphene layer is applied to the surface of the target substrate to be coated when the target substrate is raised. This results in a second composite consisting of the target substrate, the graphene layer and the polymer.

Erfindungsgemäß wird jedoch zunächst noch ein Material zum Dotieren der Graphen-Schicht zumindest auf dem zu beschichtenden Oberflächenbereich des Zielsubstrates abgeschieden, bevor die Graphen-Schicht in der zweiten Flüssigkeit auf den zu beschichtenden Oberflächenbereich des Zielsubstrates aufgetragen wird. Das Material zum Dotieren der Graphen-Schicht wird somit zwischen dem Zielsubstrat und der Graphen-Schicht angeordnet. Dadurch ist das Dotiermaterial zwischen dem Zielsubstrat und der Graphen-Schicht eingeschlossen. Ein Zusammenformen von Dotiermaterial zu Clustern wird unterbunden und das Dotiermaterial kann auch bei nachfolgenden Prozessschritten nicht teilweise oder vollständig unbeabsichtigt entfernt werden. According to the invention, however, first of all a material for doping the graphene layer is deposited at least on the surface region of the target substrate to be coated, before the graphene layer in the second liquid is applied to the surface region of the target substrate to be coated. The material for doping the graphene layer is thus disposed between the target substrate and the graphene layer. Thereby, the doping material is trapped between the target substrate and the graphene layer. A molding together of doping material to clusters is prevented and the doping material can not be partially or completely unintentionally removed even in subsequent process steps.

Bei einer Ausführungsform wird ein wasserunlösliches Material zum Dotieren der Graphen-Schicht verwendet. Hierfür sind beispielsweise organische Dotiermaterialien mit starker Akzeptorwirkung geeignet. Lediglich beispielhaft seien an dieser Stelle die unter den Bezeichnungen F6TNAP (1,3,4,5,7,8-Hexafluorotetracyanonaphthoquinodimethane) und F4-TCNQ (2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8,-tetracyanoquinodimethane) bekannten organischen Materialien genannt. Für das erfindungsgemäße Verfahren sind aber auch anorganische Dotiermaterialien geeignet. In one embodiment, a water-insoluble material is used to dope the graphene layer. For this purpose, for example, organic dopants with strong acceptor effect are suitable. By way of example only, the terms F6TNAP (1,3,4,5,7,8-hexafluorotetracyanonaphthoquinodimethanes) and F4-TCNQ (2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8, - tetracyanoquinodimethanes) called organic materials. However, inorganic doping materials are also suitable for the process according to the invention.

Die Gruppe der für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Dotiermaterialien als auch die Gruppe geeigneter zweiter Flüssigkeiten sind dadurch beschränkt, dass die Dotiermaterialien eine möglichst geringe Löslichkeit in der zweiten Flüssigkeit aufweisen. Bei einer weiteren Ausführungsform wird daher ein Material zum Dotieren der Graphen-Schicht gewählt, welches eine Löslichkeit < 0,1 mg/ml bezüglich der zweiten Flüssigkeit aufweist. The group of doping materials suitable for the method according to the invention and the group of suitable second liquids are limited by the fact that the doping materials have the lowest possible solubility in the second liquid. In a further embodiment, therefore, a material is selected for doping the graphene layer which has a solubility <0.1 mg / ml with respect to the second liquid.

Für das Abscheiden des Dotiermaterials auf dem Zielsubstrat sind beispielsweise Prozesse der physikalischen oder chemischen Dampfphasenabscheidung geeignet. Alternativ kann das Material zum Dotieren der Graphen-Schicht aber auch mittels Drucken oder Sprühen auf dem Zielsubstrat abgeschieden werden. For the deposition of the doping material on the target substrate, for example, processes of physical or chemical vapor deposition are suitable. Alternatively, however, the material for doping the graphene layer may also be deposited on the target substrate by means of printing or spraying.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die 1 bis 6 veranschaulichen in schematischen Darstellungen verschiedene Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 zeigt ein als Kupferfolie ausgebildetes Trägersubstrat 1, auf dem zunächst eine Graphen-Schicht 2 und anschließend ein Polymer 3 abgeschieden wurden. In 2 ist schematisch dargestellt, wie der erste Verbund, bestehend aus Trägersubstrat 1, Graphen-Schicht 2 und Polymer 3, in einer ersten Flüssigkeit 4 angeordnet wird, in welcher das Kupfermaterial des Trägersubstrates 1 von der Graphen-Schicht 2 chemisch abgeätzt wird. Die Flüssigkeit 4 kann beispielsweise eine säurehaltige Lösung wie zum Beispiel Salzsäure sein. The present invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The 1 to 6 illustrate in schematic representations various steps of the method according to the invention. 1 shows a formed as a copper foil carrier substrate 1 , on the first a graphene layer 2 and then a polymer 3 were separated. In 2 is shown schematically how the first composite consisting of carrier substrate 1 , Graphene layer 2 and polymer 3 , in a first liquid 4 is arranged, in which the copper material of the carrier substrate 1 from the graphene layer 2 is chemically etched away. The liquid 4 For example, it may be an acidic solution such as hydrochloric acid.

3 zeigt ein aus Silizium bestehendes Zielsubstrat 5, auf welches die Graphen-Schicht 2 transferiert werden soll. Des Weiteren soll die Graphen-Schicht 2 dotiert werden. Erfindungsgemäß wird hierfür vor dem Transferieren der Graphen-Schicht 2 auf das Zielsubstrat 5 zunächst ein Dotiermaterial 6 auf dem Zielsubstrat 5 abgeschieden. Im Ausführungsbeispiel wird hierfür das organische Material F4-TCNQ, welches als Dotiermaterial 6 verwendet wird, mittels thermischen Verdampfens auf dem Zielsubstrat 5 abgeschieden. 3 shows a target substrate made of silicon 5 to which the graphene layer 2 to be transferred. Furthermore, the graphene layer 2 be doped. According to the invention, this is done before transferring the graphene layer 2 on the target substrate 5 first a doping material 6 on the target substrate 5 deposited. In the exemplary embodiment, this is the organic material F4-TCNQ, which as doping material 6 is used, by means of thermal evaporation on the target substrate 5 deposited.

Das Auftragen der mit dem Polymer 3 beschichteten Graphen-Schicht 2 auf das mit dem Dotiermaterial 6 beschichteten Zielsubstrat 5 erlogt in einer zweiten Flüssigkeit 7, wie es in 4 schematisch dargestellt ist. Als zweite Flüssigkeit 7 wird im Ausführungsbeispiel Wasser verwendet. Hierbei wird das Zielsubstrat 5 unter die im Wasser schwimmende Graphen-Schicht 2 geführt und anschließend das Zielsubstrat 5, nachdem es unter der Graphen-Schicht 2 ausgerichtet wurde, angehoben. Auf diese Weise entsteht ein in 5 abgebildeter zweiter Verbund aus Zielsubstrat 5, Dotiermaterial 6, Graphen-Schicht 2 und Polymer 3. Applying with the polymer 3 coated graphene layer 2 on the with the doping material 6 coated target substrate 5 lied in a second liquid 7 as it is in 4 is shown schematically. As a second liquid 7 Water is used in the embodiment. This becomes the target substrate 5 under the graphene layer floating in the water 2 and then the target substrate 5 after putting it under the graphene layer 2 was aligned, raised. This creates an in 5 mapped second composite of target substrate 5 , Doping material 6 , Graphene layer 2 and polymer 3 ,

In 6 ist noch einmal der zweite Verbund abgebildet, bei dem das Polymer 3 mit bekannten Verfahrensschritten entfernt wurde. Das Polymer 3 kann beispielsweise in einem Acetonbad entfernt werden. Da das Dotiermaterial 6 zwischen dem Zielsubstrat 5 und der Graphen-Schicht 2 eingeschlossen ist, kann es bei einer nachfolgenden Bearbeitung des zweiten Verbundes nicht mehr unbeabsichtigt entfernt werden. In 6 is again the second composite shown in which the polymer 3 was removed with known method steps. The polymer 3 For example, it can be removed in an acetone bath. Because the doping material 6 between the target substrate 5 and the graphene layer 2 is included, it can not be removed unintentionally in a subsequent processing of the second composite.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2013/052939 A1 [0008, 0008] WO 2013/052939 A1 [0008, 0008]
  • WO 2014/137985 A1 [0008] WO 2014/137985 A1 [0008]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Sukang Bae, et al, “Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes“, Nature Nanotechnology, Vol. 5, 2010, p. 574–578 [0009] Sukang Bae, et al, "Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes", Nature Nanotechnology, Vol. 5, 2010, p. 574-578 [0009]
  • Ki Kang Kim, et al, „Enhancing the conductivity of transparent graphene films via doping”, Nonotechnology, Vol. 21, Issue 28, 2010, 285205 (6pp) [0011] Ki Kang Kim, et al., "Enhancing the Conduct of Transparent Graphene Films via Doping," Nonotechnology, Vol. 21, Issue 28, 2010, 285205 (6pp). [0011]
  • Wei Chen, et al, “Surface Transfer p-Type Doping of Epitaxial Graphene”, Journal of the American Chemical Society, Vol. 129, Issue 34, p. 10418–10422 [0012] Wei Chen, et al, "Surface Transfer p-type Doping of Epitaxial Graphene," Journal of the American Chemical Society, Vol. 129, Issue 34, p. 10418-10422 [0012]

Claims (6)

Verfahren zum Dotieren einer Graphen-Schicht (2), umfassend folgende Verfahrensschritte a) Abscheiden der Graphen-Schicht (2) auf einem Trägersubstrat (1), b) Entfernen des Trägersubstrates (1) von der Graphen-Schicht in einer ersten Flüssigkeit (4), c) Auftragen der Graphen-Schicht (2) auf einen zu beschichtenden Oberflächenbereich eines Zielsubstrates (5) in einer zweiten Flüssigkeit (7), dadurch gekennzeichnet, dass ein Material (6) zum Dotieren der Graphen-Schicht (2) zumindest auf dem zu beschichtenden Oberflächenbereich des Zielsubstrates (5) abgeschieden wird, bevor die Graphen-Schicht (2) in der zweiten Flüssigkeit (7) auf den zu beschichtenden Oberflächenbereich des Zielsubstrates (5) aufgetragen wird. Method for doping a graphene layer ( 2 ), comprising the following method steps a) depositing the graphene layer ( 2 ) on a carrier substrate ( 1 ), b) removing the carrier substrate ( 1 ) from the graphene layer in a first liquid ( 4 ), c) applying the graphene layer ( 2 ) on a surface region of a target substrate to be coated ( 5 ) in a second liquid ( 7 ), characterized in that a material ( 6 ) for doping the graphene layer ( 2 ) at least on the surface area of the target substrate to be coated ( 5 ) is deposited before the graphene layer ( 2 ) in the second liquid ( 7 ) on the surface area of the target substrate to be coated ( 5 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Entfernen des Trägersubstrates (1) von der Graphen-Schicht (2) ein Polymer (3) auf der Graphen-Schicht (2) abgeschieden wird. Method according to claim 1, characterized in that before the removal of the carrier substrate ( 1 ) from the graphene layer ( 2 ) a polymer ( 3 ) on the graphene layer ( 2 ) is deposited. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser als zweite Flüssigkeit (7) verwendet wird. Process according to claim 1 or 2, characterized in that water is used as second liquid ( 7 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (6) zum Dotieren der Graphen-Schicht (2) mittels physikalischer oder chemischer Dampfphasenabscheidung auf dem Zielsubstrat (5) abgeschieden wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material ( 6 ) for doping the graphene layer ( 2 ) by physical or chemical vapor deposition on the target substrate ( 5 ) is deposited. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zum Dotieren der Graphen-Schicht mittels Drucken oder Sprühen auf dem Zielsubstrat abgeschieden wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material for doping the graphene layer is deposited by means of printing or spraying on the target substrate. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material zum Dotieren der Graphen-Schicht (2) verwendet wird, welches eine Löslichkeit < 0,1 mg/ml bezüglich der zweiten Flüssigkeit (7) aufweist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a material for doping the graphene layer ( 2 ) which has a solubility <0.1 mg / ml with respect to the second liquid ( 7 ) having.
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