RU2688628C1 - Method of transferring graphene from a metal substrate to a polymer material - Google Patents
Method of transferring graphene from a metal substrate to a polymer material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688628C1 RU2688628C1 RU2018134620A RU2018134620A RU2688628C1 RU 2688628 C1 RU2688628 C1 RU 2688628C1 RU 2018134620 A RU2018134620 A RU 2018134620A RU 2018134620 A RU2018134620 A RU 2018134620A RU 2688628 C1 RU2688628 C1 RU 2688628C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphene
- polymer
- metal substrate
- composite
- copper
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанотехнологий. Изобретение относится к области получения новых углеродных материалов и раскрывает способ механического переноса графена, полученного методом химического осаждения из паровой фазы (CVD) на меди, на полимерные материалы. Изобретение может найти применение в электронике (гибкие электронные устройства, высокочастотные транзисторы, логические транзисторы), фотонике (фотодетекторы, оптические модуляторы, лазеры с синхронизацией мод/THz генераторы и оптические поляризаторы), композитных материалах, красках и покрытиях, приложениях для хранения и генерации энергии, сенсорах и приложениях для метрологии, биоприложениях.The invention relates to the field of nanotechnology. The invention relates to the field of production of new carbon materials and discloses a method of mechanical transfer of graphene, obtained by chemical vapor deposition (CVD) on copper, to polymeric materials. The invention can be used in electronics (flexible electronic devices, high-frequency transistors, logic transistors), photonics (photodetectors, optical modulators, mode-locked lasers / THz generators and optical polarizers), composite materials, paints and coatings, storage and power generation applications , sensors and applications for metrology, bio-applications.
Существует множество технологий переноса графена, среди которых два основных - химический и механический методы. При механическом разделении медь удаляется путем ее отщепления от поверхности полимера, но при этом под действием сдвиговых напряжений возникают деформации графена. Химическое травление металлической подложки по сравнению с механическим разделением оказывает более щадящее воздействие на графен.There are many technologies for the transfer of graphene, among which the two main ones are chemical and mechanical methods. During mechanical separation, copper is removed by its cleavage from the polymer surface, but at the same time, graphene deformations arise under the action of shear stresses. Chemical etching of a metal substrate compared with mechanical separation has a more gentle effect on graphene.
Для промышленного внедрения графена целесообразно развивать способы переноса с сохранением медной подложки для повторного использования. Это значительно удешевит технологию производства прозрачных электродов.For the industrial introduction of graphene, it is advisable to develop transfer methods with preservation of the copper substrate for reuse. This will significantly reduce the cost of production technology of transparent electrodes.
Известен способ получения и переноса графеновых слоев большой площади на гибкую подложку [KR 20170021297, 2017-02-27, С01В 32/182; С23С 14/24; С23С 14/34; С23С 16/06; С23С 16/26; С23С 16/455; C25D 5/54; H01L 21/02] включающий:A known method of obtaining and transferring graphene layers of a large area on a flexible substrate [KR 20170021297, 2017-02-27, С01В 32/182; С23С 14/24; C23C 14/34; С23С 16/06; С23С 16/26; С23С 16/455; C25D 5/54; H01L 21/02] including:
1 - синтез графена на подложке, выполненной из меди, никеля или их сплава, методом химического осаждения из паровой фазы;1 - synthesis of graphene on a substrate made of copper, nickel or their alloy, by chemical vapor deposition;
2 - нанесение на слой графена слоя металла, содержащего золото, никель, кобальт, железо, серебро, медь, олово, палладий, платину или их сплав, с образованием металлизированного графенового слоя путем испарения электронным пучком или термического испарения;2 - deposition of a metal layer containing gold, nickel, cobalt, iron, silver, copper, tin, palladium, platinum or their alloy on a graphene layer to form a metallized graphene layer by electron beam evaporation or thermal evaporation;
4 - удаление металлизированного графенового слоя с первой подложки путем:4 - removal of the metallized graphene layer from the first substrate by:
- присоединения с использованием ролика второй подложки, представляющей собой полимер с термоклеем, к металлизированному слою;- joining using the roller of the second substrate, which is a polymer with hot melt, to the metallized layer;
- механическое отделение слоя графена от первой подложки;- mechanical separation of the graphene layer from the first substrate;
5 - ламинирование металлизированного графенового слоя на второй подложке с последующим удалением металлического слоя с графенового слоя.5 - lamination metallized graphene layer on the second substrate, followed by removal of the metal layer from the graphene layer.
Указанный способ не пригоден для промышленного использования, так как технология сложна и имеет высокую стоимость. При этом качество получаемого графена не высокое. Деформации графена возникают под действием сдвиговых напряжений при присоединении полимера с термоклеем к металлизированному слою непосредственно на валу установки рулонного типа и при отделении графена с полимером без стабилизации подложки.This method is not suitable for industrial use, as the technology is complex and has a high cost. The quality of the resulting graphene is not high. Graphene deformations occur under the action of shear stresses when a polymer with hot melt adheres to the metallized layer directly on a roll-type installation shaft and when separating graphene with a polymer without stabilizing the substrate.
Известен способ переноса крупнозернистого графена, полученного на металлической фольге методом химического осаждения из паровой фазы, на полимерную пленку методом горячей прокатки [CN 103833030 (А) - 2014-06-04, В32В 27/00; В32В 9/04; С01В 32/194]. Первый вариант способа включает следующие шаги:A known method of transferring coarse-grained graphene, obtained on a metal foil by chemical vapor deposition on a polymer film by hot rolling [CN 103833030 (A) - 2014-06-04, B 27/00; B32B 9/04; C01B 32/194]. The first variant of the method includes the following steps:
слой полимерной пленки подвергают горячей прокатке на поверхности графен/металлическая фольга;the polymer film layer is hot rolled on the graphene / metal foil surface;
композитный слой полимерная пленка/графен отделяют от подложки из металлической фольги.The polymer film / graphene composite layer is separated from the metal foil substrate.
Второй вариант способа: полимерную пленку подвергают горячей прокатке непосредственно на валу, а затем графен переносят на вал, покрытый полимерной пленкой.The second variant of the method: the polymer film is hot-rolled directly on the shaft, and then graphene is transferred to the shaft coated with the polymer film.
Способ уменьшает загрязнение графена, а также реализует рециркуляцию подложки из металлической фольги.The method reduces the contamination of graphene, and also realizes the recirculation of the metal foil substrate.
Указанный способ не исключает сильных деформаций графена, что вызвано сдвиговыми напряжениями при горячей прокатке полимера на поверхности графен/металлическая фольга непосредственно на валу установки рулонного типа, а также при отделении графена с полимером без стабилизации подложки.This method does not exclude strong graphene deformations, which is caused by shear stresses during hot rolling of the polymer on the graphene / metal foil surface directly on the roll-type installation shaft, as well as in the separation of graphene with the polymer without stabilizing the substrate.
Наиболее близким по совокупности признаков и получаемому результату является способ переноса графена, описанный в статье [Ilуа А. Kostogruda, Evgeniy V. Boykoa, Dmitry V. Smovzh. CVD Graphene Transfer from Copper Substrate to Polymer. Materials Today: Proceedings 4 (2017) 11476-11479], включающий следующие шаги:The closest set of features and the result is the method of transfer of graphene, described in the article [Ilua A. Kostogruda, Evgeniy V. Boykoa, Dmitry V. Smovzh. CVD Graphene Transfer from Copper Substrate to Polymer. Materials Today: Proceedings 4 (2017) 11476-11479], which includes the following steps:
1) медная подложка с графеном была помещена между двумя слоями полиэтилентерефталата полимер (ПЭТ), покрытого адгезивной композицией этиленвинилацетата (EVA) (ПЭТ/ЭВА);1) a copper substrate with graphene was placed between two layers of polyethylene terephthalate polymer (PET) coated with an adhesive composition of ethylene vinyl acetate (EVA) (PET / EVA);
2) этот стек был помещен в машину для горячего прессования и выдержан под давлением при температуре 180°С в течение 10 минут;2) this stack was placed in a hot-pressing machine and kept under pressure at a temperature of 180 ° C for 10 minutes;
3) полученный композит охлаждали до комнатной температуры и механически расщепляли с получением композита Графен/ПЭТ/ЭВА.3) the resulting composite was cooled to room temperature and mechanically split to obtain a graphene / PET / EVA composite.
В указанной работе полученный композит разделяли без стабилизации. Графен при разделении сильно повреждался, что приводило к существенному увеличению его сопротивления, которое составляло 21 к.Ом на квадрат.In this work, the resulting composite was divided without stabilization. Graphene was severely damaged during the separation, which led to a significant increase in its resistance, which was 21 kOhms per square.
Все известные механические способы переноса графена с металлической подложки приводят к неизбежным повреждениям графеновой пленки, в результате чего образуются различные дефекты, при этом достигаемое сопротивление полученной пленки составляет минимум 10 к.Ом на квадрат.All known mechanical methods of transferring graphene from a metal substrate lead to inevitable damage to the graphene film, as a result of which various defects are formed, and the resulting resistance of the resulting film is at least 10 kOhms per square.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка простого способа переноса графена с металлической подложки на полимерный материал, позволяющего в промышленных масштабах получать графен высокого качества, при этом сохранять медь для последующего использования.The task that the present invention is directed to is to develop a simple method of transferring graphene from a metal substrate to a polymeric material, which allows to obtain high-quality graphene on an industrial scale, while retaining copper for later use.
Поставленная задача решается путем выполнения следующей последовательности действий:The task is solved by performing the following sequence of actions:
1) размещение композита графен/металлическая подложка/графен между двумя слоями полимера,1) placing the graphene / metal substrate / graphene composite between two layers of polymer,
2) горячее прессование слоев полимера с получением композита полимер/графен/металлическая подложка\графен\полимер, которое выполняют при давлении 0,1-0,3 кгс/см2 и температуре 181-190°С в течение 10 минут;2) hot pressing of polymer layers with obtaining a composite polymer / graphene / metal substrate \ graphene \ polymer, which is performed at a pressure of 0.1-0.3 kgf / cm 2 and a temperature of 181-190 ° C for 10 minutes;
3) охлаждение полученного композита до комнатной температуры;3) cooling the resulting composite to room temperature;
4) механический перенос (отделение) композита полимер/графен с металлической подложки.4) mechanical transfer (separation) of a polymer / graphene composite from a metal substrate.
Механический перенос композита с металлической подложки осуществляют в два этапа:The mechanical transfer of the composite from the metal substrate is carried out in two stages:
1 - перенос (отделение) композита графен/полимер со стороны металлической подложки, которая при синтезе графена находилась снизу, с получением композита полимер/графен/металлическая подложка,1 - transfer (separation) of a graphene / polymer composite from the side of a metal substrate, which was underneath during the synthesis of graphene, to obtain a polymer / graphene / metal substrate composite,
2 - перенос (отделение) композита полимер/графен со стороны металлической подложки, которая при синтезе графена находилась сверху, включающий стабилизацию композита полимер/графен/металлическая подложка между двумя жесткими подложками с использованием растворимого клея, разделение таким образом, что металлическая подложка остается на одной из жестких подложек, а композит полимер/графен - на другой, отделение композита полимер/графен от стабилизирующей жесткой подложки путем растворения клея.2 - transfer (separation) of a polymer / graphene composite from the side of a metal substrate, which was located on top of the synthesis of graphene, including stabilization of the polymer / graphene / metal substrate between two rigid substrates using soluble glue, separation so that the metal substrate remains on one from rigid substrates, and the polymer / graphene composite - to another, separating the polymer / graphene composite from the stabilizing rigid substrate by dissolving the adhesive.
Согласно изобретению, в качестве металлической подложки используют медную фольгу, в качестве полимера - полидиметилсилоксан (ПДМС), теплоизоляционную ленту, поликарбонат (поли(бифенол-А карбонат)), полиэтилентерафталат/этиленвинилацетат (ПЭТ/ЭВА), полипропилен, поливинилхлорид.According to the invention, a copper foil is used as a metal substrate, polydimethylsiloxane (PDMS), heat insulation tape, polycarbonate (poly (biphenol-A carbonate)), polyethylene terephthalate / ethylene vinyl acetate (PET / EVA), polypropylene, polyvinyl chloride as a polymer.
Согласно изобретению, жесткую подложку выполняют из стекла, металла, керамики.According to the invention, the rigid substrate is made of glass, metal, ceramics.
Согласно изобретению, горячее прессование полимера осуществляют в плоской печи.According to the invention, the hot pressing of the polymer is carried out in a flat furnace.
Процесс механического переноса (отделения) композита полимер/графен/металлическая подложка/графен/полимер со стабилизацией схематично изображен на фигуре 1. Где: 1 - полимер; 2 - термоклей; 3 - графен; 4 - металлическая подложка (медь); 5 - растворимый клей; 6 - жесткая стабилизирующая подложка; А) исходный композит полимер/термоклей/графен/медь/графен/термоклей/полимер; Б) механическое разделение композита полимер/термоклей/графен/медь/графен/термоклей/полимер с получением композита полимер/термоклей/графен и композита полимер/термоклей/графен/медь; В) механическое разделение композита полимер/термоклей/графен/медь со стабилизаций двумя жесткими стабилизирующими подложками, которые приклеивают к композиту с обеих сторон с помощью растворимого клея. На фигуре 1 полимер изображен как два слоя, а именно, слой полимера (например, ПЭТ) и слой термоклея (например, ЭВА), нанесенного на полимер.The process of mechanical transfer (separation) of a polymer / graphene / metal substrate / graphene / polymer with stabilization is schematically depicted in Figure 1. Where: 1 is a polymer; 2 - hot melt glue; 3 - graphene; 4 - metal substrate (copper); 5 - soluble glue; 6 - rigid stabilizing substrate; A) the original polymer / hot melt / graphene / copper / graphene / hot melt / polymer composite; B) mechanical separation of the polymer / hot melt / graphene / copper / graphene / hot melt / polymer composite with obtaining polymer / hot melt / graphene composite and polymer / hot melt / graphene / copper composite; C) mechanical separation of the polymer / hot melt / graphene / copper composite with stabilization by two rigid stabilizing substrates, which are glued to the composite on both sides with soluble glue. In figure 1, the polymer is depicted as two layers, namely, a layer of polymer (for example, PET) and a layer of hot melt (for example, EVA) deposited on the polymer.
Исключительно важно, чтобы качество графена не ухудшалось во время переноса, в противном случае область применимости материала для практического использования сужается.It is extremely important that the quality of graphene does not deteriorate during transfer, otherwise the field of applicability of the material for practical use is narrowed.
Основным критерием качества графена является его сопротивление. Сопротивление монокристалла графена может достигать значений менее 0,03 к.Ом на квадрат. Сопротивление пленок поликристаллического графена обычно заметно выше. Это обусловлено наличием контактных сопротивлений между кристаллами графена. Значение сопротивлений пленок полученных при химическом удалении меди лежат в диапазоне 0,1-1 к.Ом на квадрат. Для механического отделения меди значения обычно выше 10 к.Ом на квадрат, что связано с сильными деформациями графена при удалении меди.The main criterion for graphene quality is its resistance. The resistance of a single crystal graphene can reach values less than 0.03 k.Ohm per square. The resistance of polycrystalline graphene films is usually noticeably higher. This is due to the presence of contact resistances between graphene crystals. The value of the resistance of the films obtained by chemical removal of copper lie in the range of 0.1-1 kOhms per square. For the mechanical separation of copper, the values are usually higher than 10 kOhms per square, which is associated with strong graphene deformations when copper is removed.
В предлагаемом способе стабилизация композита, подбор полимеров, подбор параметров обработки и горячее прессование в плоской печи, а не между роликов, как у известных аналогов, позволяет достичь сопротивлений графеновых пленок от 1,5 до 8 к.Ом на квадрат.In the proposed method, the stabilization of the composite, the selection of polymers, the selection of processing parameters and hot pressing in a flat furnace, and not between the rollers, as in known analogs, allows to achieve resistances of graphene films from 1.5 to 8 kOhms per square.
Полимер должен состоять из термоклея с температурой плавления 70-120°С, нанесенного на полимер с температурой плавления 150-250°С. Толщина полимерного покрытия - от 100 мкм. Можно использовать следующие полимеры: полиэтилентерефталат, полипропилен, поливинилхлорид, полидиметилсилоксан, поликарбонат.The polymer should consist of hot melt with a melting point of 70-120 ° C, deposited on a polymer with a melting point of 150-250 ° C. The thickness of the polymer coating - from 100 microns. The following polymers can be used: polyethylene terephthalate, polypropylene, polyvinyl chloride, polydimethylsiloxane, polycarbonate.
При механическом отделении меди для уменьшения механических деформаций необходимым условием является обеспечение более сильной, по сравнению с медью, адгезии графенового слоя к полимерной матрице, что достигается за счет увеличения температуры прессования. При увеличении температуры прессования текучесть полимера увеличивается и полимер лучше заполняет неоднородности рельефа, что способствует увеличению площади контакта графена и полимера и соответственно адгезии между ними.In the case of mechanical separation of copper, in order to reduce mechanical deformations, a necessary condition is to ensure stronger adhesion of the graphene layer to the polymer matrix compared to copper, which is achieved by increasing the pressing temperature. With an increase in the pressing temperature, the fluidity of the polymer increases and the polymer better fills the non-uniformity of the relief, which contributes to an increase in the contact area of graphene and the polymer and, accordingly, adhesion between them.
Длительность выдержки определяется скоростью прогрева и отверждения полимера. Давление тем выше, чем меньше текучесть полимера.The duration of exposure is determined by the rate of heating and curing of the polymer. The pressure is higher, the lower the fluidity of the polymer.
Для выбранных полимеров наиболее оптимальные параметры: давление - 0,1-0,3 кгс/см2, время выдержки - 10 минут.For the selected polymers the most optimal parameters: pressure - 0.1-0.3 kgf / cm 2 , holding time - 10 minutes.
Равномерность механических напряжений при переносе достигается за счет использования стабилизации композита между двумя жесткими подложками.The uniformity of mechanical stresses during transfer is achieved by using the stabilization of the composite between two rigid substrates.
Медь при реализации предлагаемого способа не разрушается и ее можно повторно использовать. Это очень важно, так как медь для графена очень дорогая.Copper in the implementation of the proposed method is not destroyed and it can be reused. This is very important, since copper is very expensive for graphene.
Для осуществления способа используют плоскую печь для горячего прессования.For the implementation of the method using a flat oven for hot pressing.
Графен был синтезирован с помощью метода CVD на медной подложке, при атмосферном давлении, с применением метана в качестве прекурсора углерода. Были синтезированы два вида графеновых пленок со сплошным покрытием: однослойные и многослойные (1-3 слоя). Оценка качества полученных пленок проводилась методом спектроскопии комбинационного рассеяния света (КР) и с помощью оптической микроскопии.Graphene was synthesized using the CVD method on a copper substrate, at atmospheric pressure, using methane as a carbon precursor. Two types of graphene films with a continuous coating were synthesized: single-layer and multilayer (1-3 layers). The quality of the films obtained was evaluated by Raman spectroscopy and optical microscopy.
В экспериментах по переносу графена использовался полимер ПЭТ/ЭВА.PET / EVA was used in graphene transfer experiments.
В экспериментах полимер ПЭТ/ЭВА был представлен в виде твердотельных листов для ламинирования толщиной 125 мкм, в которых ПЭТ выполняет несущую роль, а ЭВА является термо-клеевым покрытием.In the experiments, the PET / EVA polymer was presented in the form of solid laminating sheets with a thickness of 125 μm, in which PET plays a supporting role, and EVA is a thermal adhesive coating.
Нанесение полимера ПЭТ/ЭВА на медную подложку, покрытую графеном, производилось с помощью метода Hot-PressMachine (горячее прессование). Медная подложка с графеном помещалась между двумя листами ламинаторной пленки полимера ПЭТ/ЭВА, и спрессовывалась при давлении 0,1-0,3 кгс/см2 и температурах 110, 150, 180 и 190 в течение 10 минут в плоской печи. Полученный композит (ПЭТ/ЭВА)/Графен/Медная подложка\Графен\(ЭВА\ПЭТ) охлаждался до комнатной температуры. Затем полимер механически удалялся со стороны медной подложки, и получался композит (ПЭТ/ЭВА)/графен/медь и полимер графеновая пленка графен\(ЭВА\ПЭТ).The PET / EVA polymer was deposited on a graphene-coated copper substrate using the Hot-PressMachine method (hot pressing). A copper substrate with graphene was placed between two sheets of a PET / EVA polymer laminator film, and pressed at a pressure of 0.1-0.3 kgf / cm 2 and temperatures of 110, 150, 180 and 190 for 10 minutes in a flat furnace. The resulting composite (PET / EVA) / Graphene / Copper substrate \ Graphene \ (EVA \ PET) was cooled to room temperature. Then the polymer was mechanically removed from the side of the copper substrate, and a composite (PET / EVA) / graphene / copper and a graphene film graphene \ (EVA \ PET) was obtained.
Далее медь удалялась. Для предотвращения изгибания и растяжения полимера и меди к композиту (ПЭТ/ЭВА)/графен/медь с обеих сторон приклеивались с помощью растворимого клея жесткие стабилизирующие подложки (стеклянные пластины). После данной стабилизации, композит (ПЭТ/ЭВА)/графен/медь механически разделялся так, что композит (ПЭТ/ЭВА)/графен оставался на одной из жестких подложек, а медь - на другой. Композит (ПЭТ/ЭВА)/графен отделяли от стабилизирующей жесткой подложки путем растворения клея.Then the copper was removed. To prevent bending and stretching of the polymer and copper to the composite (PET / EVA) / graphene / copper, hard stabilizing substrates (glass plates) were glued on the both sides with soluble glue. After this stabilization, the composite (PET / EVA) / graphene / copper was mechanically separated so that the composite (PET / EVA) / graphene remained on one of the rigid substrates, and the copper on the other. The composite (PET / EVA) / graphene was separated from the stabilizing rigid substrate by dissolving the adhesive.
Анализ полимеров с графеновым слоем и поверхности меди осуществлялся оптическими методами и показал, что основными типами дефектов является наличие газовых пузырей и выколотых областей частичного переноса.The analysis of polymers with a graphene layer and the surface of copper was carried out by optical methods and showed that the main types of defects are the presence of gas bubbles and punctured areas of partial transfer.
При повышении температуры прессования газопроницаемость и эластичность полимеров увеличивается, что приводит к выдавливанию пузырей и диффузии газов через полимер. Также при повышении температуры прессования текучесть полимера увеличивается и полимер лучше заполняет неоднородности рельефа. За счет этого увеличивается площадь контакта графена и полимера, соответственно, адгезия между ними улучшается. При этом сопротивление образцов определяется только основным сплошным слоем и одинаково для однослойных и многослойных образцов.As the pressing temperature rises, the gas permeability and elasticity of polymers increase, which leads to the extrusion of bubbles and the diffusion of gases through the polymer. Also, as the pressing temperature increases, the fluidity of the polymer increases and the polymer better fills the non-uniformity of the relief. Due to this, the contact area of graphene and polymer increases, respectively, the adhesion between them improves. In this case, the resistance of the samples is determined only by the main continuous layer and is the same for single-layer and multi-layer samples.
При температурах 190°С оптическими методами на поверхности полимера и меди следы пузырей обнаружены не были.At temperatures of 190 ° C optical traces of bubbles were not detected on the surface of the polymer and copper.
Изменение сопротивления пленок графена, полученных механическим разделением со стабилизацией, в зависимости от температуры прессования (ПЭТ/ЭВА)/графен представлено на фигуре 2. Где: 7 - зависимость для многослойного графена; 8 - зависимость для однослойного графена. Из фигуры 2 видно, что в случае с однослойным графеном сопротивление образцов не зависит от температуры прессования, что говорит о том, что во всех случаях адгезии к полимеру достаточно для полного переноса графенового слоя. При переносе многослойного графена сопротивление с увеличением температуры падает и достигает значения сопротивления однослойного графена при 190°С.The change in resistance of graphene films obtained by mechanical separation with stabilization, depending on the pressing temperature (PET / EVA) / graphene is shown in Figure 2. Where: 7 is the dependence for multilayer graphene; 8 - dependence for single-layer graphene. From figure 2 it can be seen that in the case of single-layer graphene, the resistance of the samples does not depend on the pressing temperature, which means that in all cases of adhesion to the polymer is sufficient for complete transfer of the graphene layer. During the transfer of multilayer graphene, the resistance decreases with increasing temperature and reaches the resistance value of single-layer graphene at 190 ° C.
Таким образом, при максимальных температурах сопротивление полученных пленок для многослойных и однослойных образцов составило 1,5 к.Ом на квадрат, что связано с термическими деформациями полимера и меди при прессовании образцов.Thus, at maximum temperatures, the resistance of the obtained films for multilayer and single-layer samples was 1.5 kOhm per square, which is associated with thermal deformations of the polymer and copper during the pressing of the samples.
Полученное значение сопротивления пленок с графеном в 6,7 раз меньше, чем известные значения сопротивления полученных при механическом переносе графеновых пленок, составляющие минимум 10 к.Ом на квадрат.The obtained resistance value of films with graphene is 6.7 times less than the known resistance values obtained during mechanical transfer of graphene films, which are at least 10 kOhms per square.
Предлагаемый способ перспективен для промышленного использования, так как способ прост (используют обычную пленку для ламинаторов, режимы запекания - в рабочем диапазоне ламинаторов, т.е. оборудование и материалы дешевые, медь сохраняется для последующего использования, при этом качество получаемого графена сравнимо с графеном, получаемым химическими способами).The proposed method is promising for industrial use, since the method is simple (using conventional film for laminators, baking modes - in the working range of laminators, that is, equipment and materials are cheap, copper is retained for later use, while the quality of graphene is comparable to graphene, obtained by chemical methods).
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134620A RU2688628C1 (en) | 2018-10-01 | 2018-10-01 | Method of transferring graphene from a metal substrate to a polymer material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134620A RU2688628C1 (en) | 2018-10-01 | 2018-10-01 | Method of transferring graphene from a metal substrate to a polymer material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688628C1 true RU2688628C1 (en) | 2019-05-21 |
Family
ID=66636615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134620A RU2688628C1 (en) | 2018-10-01 | 2018-10-01 | Method of transferring graphene from a metal substrate to a polymer material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688628C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742761C1 (en) * | 2019-12-27 | 2021-02-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Device and method for precision transfer of layers of atomically thin materials of any area onto planar substrates |
| RU2757239C1 (en) * | 2020-05-22 | 2021-10-12 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» | Method for transferring graphene onto a polymer substrate |
| RU2760676C1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Roll-type cvd reactor for synthesising graphene coatings on substrates in the form of a wide strip |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8133793B2 (en) * | 2008-05-16 | 2012-03-13 | Sandisk 3D Llc | Carbon nano-film reversible resistance-switchable elements and methods of forming the same |
| US8227069B2 (en) * | 2008-08-28 | 2012-07-24 | National University Corporation Nagoya University | Process for producing graphene/SiC composite material and graphene/SiC composite material obtained thereby |
| RU2500616C2 (en) * | 2011-11-03 | 2013-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН (ИПТМ РАН) | Method of obtaining graphene film |
| RU2530084C2 (en) * | 2013-01-30 | 2014-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП "ГНИИХТЭОС") | Method of production of graphene structures |
| WO2015069332A1 (en) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | The Regents Of The University Of California | Three-dimensional graphene framework-based high-performance supercapacitors |
| CN103833030B (en) * | 2014-01-16 | 2016-01-06 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | A kind of method of big area transfer CVD graphene film |
| RU2614289C1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук (ИПТМ РАН) | Method for producing graphene film on substrate |
-
2018
- 2018-10-01 RU RU2018134620A patent/RU2688628C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8133793B2 (en) * | 2008-05-16 | 2012-03-13 | Sandisk 3D Llc | Carbon nano-film reversible resistance-switchable elements and methods of forming the same |
| US8227069B2 (en) * | 2008-08-28 | 2012-07-24 | National University Corporation Nagoya University | Process for producing graphene/SiC composite material and graphene/SiC composite material obtained thereby |
| RU2500616C2 (en) * | 2011-11-03 | 2013-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН (ИПТМ РАН) | Method of obtaining graphene film |
| RU2530084C2 (en) * | 2013-01-30 | 2014-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП "ГНИИХТЭОС") | Method of production of graphene structures |
| WO2015069332A1 (en) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | The Regents Of The University Of California | Three-dimensional graphene framework-based high-performance supercapacitors |
| CN103833030B (en) * | 2014-01-16 | 2016-01-06 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | A kind of method of big area transfer CVD graphene film |
| RU2614289C1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук (ИПТМ РАН) | Method for producing graphene film on substrate |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ILYA A.KOSTOGRUD, EVGENIY V.BOYKO, DMITRY V.SMOVZHA. MATERIALS Today: CVD GRAPHENE TRANSFER FROM COPPER SUBSTRATE TO POLYMER. VOLUME 4, ISSUE 11, * |
| ILYA A.KOSTOGRUD, EVGENIY V.BOYKO, DMITRY V.SMOVZHA. MATERIALS Today: CVD GRAPHENE TRANSFER FROM COPPER SUBSTRATE TO POLYMER. VOLUME 4, ISSUE 11, PART 1, 2017, PAGES 11476-11479. * |
| PAGES 11476-11479. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742761C1 (en) * | 2019-12-27 | 2021-02-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Device and method for precision transfer of layers of atomically thin materials of any area onto planar substrates |
| RU2757239C1 (en) * | 2020-05-22 | 2021-10-12 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» | Method for transferring graphene onto a polymer substrate |
| RU2760676C1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Roll-type cvd reactor for synthesising graphene coatings on substrates in the form of a wide strip |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2688628C1 (en) | Method of transferring graphene from a metal substrate to a polymer material | |
| US9573814B2 (en) | High-throughput graphene printing and selective transfer using a localized laser heating technique | |
| US9023220B2 (en) | Method of manufacturing a graphene monolayer on insulating substrates | |
| US8419880B2 (en) | Method of transferring graphene | |
| US10737476B2 (en) | Methods for transferring graphene films and substrates comprising graphene films | |
| Kostogrud et al. | The main sources of graphene damage at transfer from copper to PET/EVA polymer | |
| WO2015149116A1 (en) | Graphene process and product | |
| JP2008193085A (en) | Method for manufacturing solar module by roll press method | |
| Xin et al. | Roll-to-roll mechanical peeling for dry transfer of chemical vapor deposition graphene | |
| CN104495821A (en) | Method and device for preparing single-layer continuous graphene film coiled material | |
| Mafra et al. | Facile graphene transfer directly to target substrates with a reusable metal catalyst | |
| CN110326086B (en) | Resin substrate laminate and method for manufacturing electronic device | |
| CN109824042B (en) | Method for regulating and controlling electrochemical stripping of graphene | |
| CN105329885A (en) | Method and device for transferring CVD graphene to plastic substrate in reel-to-reel way | |
| WO2018021089A1 (en) | Gas barrier film, solar cell, and method for manufacturing gas barrier film | |
| JP2018512370A (en) | Defect-free direct dry exfoliation of CVD graphene using polarized ferroelectric polymers | |
| JP6353262B2 (en) | Method for producing multilayer graphene | |
| TWI479038B (en) | A copper foil for graphene production, and a method for producing graphene having the same | |
| CN103298615A (en) | Process for production of laminate | |
| CN1233521C (en) | Method for producing metal laminated products | |
| Kostogrud et al. | CVD graphene transfer from copper substrate to polymer | |
| KR101577991B1 (en) | Method for preparing graphene using overlapping and method for fabricating electronics comprising the graphene | |
| KR20140108829A (en) | Method for separating graphene thin film by roll to roll | |
| TW202100459A (en) | A large-area graphene device, large-area graphene transfer device and manufacturing method thereof | |
| US20060121260A1 (en) | Laminated sheet and a method for manufacturing the laminated sheet |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200928 Effective date: 20200928 |