制造石墨烯膜的方法和由此制造的石墨烯膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造石墨烯膜的方法和通过所述方法形成的石墨烯膜。
【背景技术】
[0002]石墨烯具有碳以六边形形状彼此连接以形成具有蜂巢形状的透明二维平面结构的结构，并且具有小的厚度和非常大的导电率。通过使用石墨烯的特性，已经尝试将石墨烯应用于触摸面板、透明显示器或柔性显示器。随着对石墨烯的兴趣增大，需要大量生产高质量的石墨烯的方法。
【发明内容】
[0003]技术问题
[0004]可以通过下面的工艺来获得石墨烯膜:首先，在催化剂金属的至少一个表面上形成石墨烯，在石墨烯上形成支撑结构，然后，去除催化剂金属并将石墨烯转移到目标膜上，由此获得其上形成有石墨稀的石墨稀膜。然而，当去除催化剂金属时，会损坏石墨稀，由此使石墨烯膜的电特性和光学特性降低。此外，因为石墨烯膜变大，所以难以均匀地去除催化剂金属，因此，消耗长时间来去除催化剂金属。
[0005]问题的解决方案
[0006]根据本发明的一方面，提供了一种制造石墨烯膜的方法和通过该方法制造的石墨烯膜，该方法制造工艺简单且制造时间短。
[0007]根据本发明的一方面，提供了一种制造石墨烯膜的方法，所述方法包括:准备催化剂金属，在所述催化剂金属的至少一个表面上形成有石墨烯；在石墨烯上形成支撑层；以及当向催化剂金属施加电压时通过将催化剂金属垂直于电解液的液面浸于电解液中，使石墨烯和支撑层与催化剂金属分离。电解液可以包含钠或羟基(-OH)。
[0008]电解液可以包括氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2CO3)、磷酸钠(Na3PO4)、硅酸钠(Na2S13)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化妈(Ca(OH)2)、氢氧化钡(Ba(OH)2)和氢氧化镁(Mg(OH)2)中的至少一种。
[0009]电解液还可以包括表面活性剂。
[0010]可以通过利用液相的支撑层形成材料涂覆石墨烯来执行形成支撑层的步骤。
[0011]支撑层形成材料可以包括聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的至少一种。
[0012]支撑层形成材料可以包括光敏材料。
[0013]所述方法还可以包括:在石墨烯上形成目标膜；通过使用图像掩模使支撑层曝光并显影在支撑层上形成图案；使石墨烯图案化，以对应于形成在支撑层上的所述图案；以及在使石墨烯与支撑层分离之后，去除支撑层。
[0014]可以通过将带附着到石墨烯来执行形成支撑层的步骤。
[0015]所述带可以是粘结带、热剥离带和热敏带中的一种。
[0016]当将催化剂金属垂直于电解液的液面浸于电解液中时，石墨烯和支撑层可以在液面处分离并漂浮在液面上。
[0017]所述方法还可以包括:收集并干燥漂浮的石墨烯和支撑层；以及在支撑层上形成目标膜。
[0018]所述方法还可以包括:收集漂浮的石墨烯和支撑层，清洗并干燥石墨烯和支撑层；以及掺杂石墨烯。
[0019]根据本发明的另一方面，提供了一种通过下述方法制造的石墨烯膜，所述方法包括:在催化剂金属的至少一个表面上形成包括石墨烯和支撑层的石墨烯膜；以及当向催化剂金属施加电压时通过将催化剂金属垂直于电解液的液面浸于电解液中，使石墨烯膜与催化剂金属分离。
[0020]支撑层形成材料可以包括聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的至少一种。
[0021]石墨烯膜还可以包括形成在支撑层上的目标膜。
[0022]石墨烯还可以包括掺杂材料，石墨烯膜还可以包括形成在石墨烯上的覆盖膜。
[0023]电解液可以包含钠或羟基(-OH)。
[0024]电解液可以包括氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2CO3)、磷酸钠(Na3PO4)、娃酸钠(Na2S13)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化妈(Ca(OH)2)、氢氧化钡(Ba(OH)2)和氢氧化镁(Mg(OH)2)中的至少一种。
[0025]电解液还可以包括表面活性剂。
[0026]本发明的有益效果
[0027]根据本发明的一方面，提供了一种制造石墨烯膜的方法，通过该方法，制造工艺简化且制造时间减少。可以提尚石墨稀I旲广率以尚于蚀刻催化剂金属的制造方法。
【附图说明】
[0028]图1是石墨烯的透视图；
[0029]图2至图10是示出根据本发明的实施例的制造石墨烯膜的方法的侧剖视图；
[0030]图11至图14是示出根据本发明的另一实施例的制造石墨烯膜的方法的侧剖视图；
[0031]图15和图16是示出根据本发明的另一实施例的制造石墨烯膜的方法的侧剖视图。
【具体实施方式】
[0032]实施本发明的最佳方式
[0033]根据本发明的一方面，提供了一种制造石墨烯膜的方法，所述方法包括:准备催化剂金属，至少在所述催化剂金属的表面上形成石墨烯；在石墨烯上形成支撑层；以及当向催化剂金属施加电压时通过将催化剂金属垂直于电解液的液面浸于电解液中，使石墨烯和支撑层与催化剂金属分离。
[0034]本发明的方式
[0035]由于本发明允许各种改变和许多实施例，因此将在附图中举例说明并在书面描述中详细描述特定实施例。然而，这并不旨在将本发明限制为实践的特定方式，并且将理解的是，不脱离本发明的精神和技术范围的所有改变、等同物和替代物都包含在本发明中。在本发明的描述中，当认为现有技术的特定详细解释会不必要地使本发明的实质模糊时，省略现有技术的特定详细解释。
[0036]尽管可使用诸如第一、第二等的此种术语来描述各种组件，但这样的组件不必限于以上术语。以上术语仅用于将一个组件与另一组件区分开。
[0037]将理解的是，当元件或层被称作“在”另一元件或层“上”时，所述元件或层可以直接在所述另一元件或层上或者存在中间元件或层。
[0038]下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。相同或对应的组件被赋予相同的附图标记，而不管图号如何，并省略冗余的解释。在附图中，为了清晰起见，夸大了层和区域的厚度。
[0039]图1是在本发明中使用的石墨烯的示意性透视图。
[0040]本说明书中使用的术语石墨烯意指层状或片状的石墨烯，其中，多个碳原子通过多个共价键彼此结合以形成多环芳香分子，并且通过多个共价键彼此结合在一起的碳原子具有作为基本重复单元的六元环且还可以包括五元环和/或七元环。因此，石墨烯层看上去像是形成共价键(典型地，Sp2键)的碳原子的单层。石墨烯层可以根据石墨烯的五元环所含物和/或七元环所含物而具有各种结构。
[0041]如上所述，石墨烯层可以由碳原子的单层形成或者可以由碳原子的多个堆叠层形成。典型地，可以利用氢原子使石墨烯的侧端饱和。
[0042]另外，本说明书中使用的术语石墨烯可以意指堆叠主体，其中，支撑石墨烯的基底或膜还形成在图1中示出的石墨烯的下方。在本说明书中，可以根据石墨烯膜的结构和堆叠类型利用诸如第一、第二、第三和第四的编号划分石墨烯膜。
[0043]本说明书中使用的术语堆叠主体可以意指包括石墨烯的多层。根据本发明的制造石墨烯膜的方法，除了石墨烯之外，堆叠主体还可以包括催化剂金属、支撑层、目标膜、保护膜和带中的至少一层。
[0044]在下文中，下面将参照图2至图10描述根据本发明的实施例的制造石墨烯膜的方法。图2至图10是示出根据本发明的实施例的制造石墨烯膜的方法的侧剖视图。
[0045]参照图2，预处理催化剂金属101。
[0046]催化剂金属101用作用于生长石墨烯的催化剂，并且可以形成为不连续的平板型或连续的辊型。催化剂金属101可以包含从由铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、铬(Cr)、镁(Mg)、锰(Mn)、钼(Mo)、铑(Rh)、硅(Si)、钽(Ta)、钛(Ti)、钨(W)、铀(U)、银(V)、钯(Pd)、钇(Y)、错(Zr)、锗(Ge)、黄铜、青铜、白铜和不锈钢组成的组中选择的一种或更多种金属或合金；然而，本发明不限于此。
[0047]催化剂金属101可以是单层，或者可以形成为在包括至少两层的多层基底中的层。在后者的情况下，催化剂金属101设置在多层基底的最外层处。
[0048]在形成石墨烯之前，执行用于清洗催化剂金属101的表面的预处理。执行预处理以去除存在于催化剂金属101的表面上的杂质，并且可以通过使用氢气来执行预处理。另夕卜，