石墨烯的转移技术是指根据研究的需�?将石墨烯在不同基体之间转移的方法,通常是将石墨烯从制备基体转移到目标基体之上� 由于一般需要将石墨烯放置在特定的基体上进行表征、物性测量以 及应用研�?因此石墨烯转移技术的研究在一定程度上决定了石墨烯的发展前景� 从某种意义上�?石墨烯的发现正是得益于石墨烯转移技术的发明, 即把石墨烯从胶带转移到硅片上、�/p>

理想的石墨烯转移技术应具有如下特点:(1) 保证石墨烯在转移后结构完整、无破损;(2)对石墨烯无污�?包括掺杂);(3)工艺稳定、可�?并具� 高的适用性� 对于仅有原子级或者数纳米厚度的石墨烯而言,由于其宏观强度低,转移过程中极易破 �?因此与初始基体的无损分离是转移过程所必须 解决的首要问题、�/p>

“腐蚀基体法冶是解决上述问题的一个有效方 �?它最初被用于转移胶带剥离法制备的石墨�?� 将石墨烯从硅片表面转移到其他基体上、�strong>如图所示研究者使用聚甲基丙烯酸甲�?PMMA)作为 转移介质,1 mol / L � NaOH 作为腐蚀�?腐蚀温度 � 90 �?在把粘附有石墨烯� PMMA 薄膜从原� 硅基底上分离�?室温下将其粘贴到目标基体�?最 后利用丙酮清洗掉 PMMA,实现了石墨烯的转移。图 1(b)�?c)分别是转移前后的石墨烯样品的光学 显微镜照片� 可以看到,转移前后石墨烯的形貌� 未发生很大变�?石墨烯基本可以完整地从硅片表 面转移到另一个硅片表面� 该方法由于使用了转移 介质(� PMMA 薄膜),确保了其转移的可靠性和稳定�?之后被广泛用于转� CVD 石墨烯、�/p>

� 1所示石墨烯� SiO2 / Si 基体到其他任意基体的转移[46] . (a)转移过程示意国� (b)�?c)分别为原� SiO2 / Si 基体上和转移� SiO2 / Si 基体上石墨烯的光学照牆�/p>

� 2 是腐蚀基体法转� CVD 生长石墨烯的示意图� 首先,利用旋涂、滚压等方法在石墨烯上涂� 转移介质,� PMMA 、聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 、胶� 等� 然后,将带有转移介 质和石墨烯的金属基片放入合适的腐蚀液中将金� 腐蚀�?得到漂浮在溶液表面的转移介质/石墨烯的薄膜� 选用的腐蚀液有 FeCl 3 溶液(腐蚀金属 Cu �?,酸溶�?腐蚀金属 Ni �?、碱溶液(� 蚀硅片) 等� 随后,将转移介�?石墨烯的薄膜� 腐蚀液中捞出,清洗�?粘贴到目标基体上。为了表 征石墨烯的结构和制作电子器件,通常需要将石墨烯放置在硅片三�而为了测试石墨烯的透光�?需� 将其放置在玻璃等透明基体三�为了透射电子显微 镜观�?则需将之放置在微栅上;而如要制作石墨烯柔性透明导电薄膜,则需要将石墨烯放置在聚对� 二甲酸乙二醇�?PET)等柔性透明基体上� 最�? 将转移介质用适当的方式去�?从而实� CVD 石墨烯到目标基体的转移。PMMA 可以采用高温� 分解或者有机溶剂清洗去�?PDMS 可直接揭�?� 胶带则需根据具体类型采用不同方法去除�?nbsp;

�?：腐蚀基体法转� CVD 生长的石墨烯的示意图

以硅片表面沉积的 Ni 膜为基体, 可以通过 CVD 方法生长出少层的石墨烯� 腐蚀基体� 首先在转移此� CVD 生长的石墨烯方面取得了成 功[23] � 然�?使用 PMMA 薄膜作为转移介质的工 艺流程较为复�?并且由于涂覆� PMMA 薄膜的厚 度小( ~ 300nm)、易于破�?因此在转移大面积石墨烯时具有局限性� 美国德州大学奥斯汀分校� R. S. Ruoff 研究组在利用 PMMA 转移 Cu 箔生长的� 墨烯时发�?由于 CVD 生长的石墨烯复制� Cu � 表面的台阶状结构,加之 PMMA 具有一定强度和� �?转移过程� PMMA 表面上起伏的石墨烯难以与 平整的硅片充分接�?可导致裂痕等缺陷� 因此� 们采用二次溶解的方法将转移到硅片后的 PMMA 薄膜用原溶液重溶,以促进石墨烯与硅片的接触,� 而减少了石墨烯的破损� 此外,韩国成均馆大� � B. H. Hong 研究组开展了采用 PDMS 薄片作为 转移介质的研究工� �如图 3所�?他们首先� 制作好的 PDMS 片的光滑面粘贴在石墨烯的表面, 静置去除气泡� 然后将带� PDMS 的生长有石墨烯的 Ni 基体放入腐蚀液中( FeCl 3 溶液或者酸� �?� 腐蚀完成�?带有石墨烯的 PDMS 片会漂浮 在液面上� 用水清洗 PDMS 片后,将其粘贴在目标基体上,静置去除气泡后再揭下 PDMS,即可将石墨烯转移到目标基体之上� 这种方法利用� PDMS 与常见材料的结合力非常小的特�?可以将石墨烯转移到多种基体上,如硅片、玻璃、PET 等� 但是,� � PDMS 具有弹�?在操作过程中产生的拉伸易于使石墨烯产生一定量的微裂纹� 所�?该方法对操作技能具有较高要�?因而并未得到广泛使用、�/p>

�?所� ：腐蚀基体法转� CVD 生长的石墨烯的示意图

热释放胶带是最近采用的新型石墨烯转移介 质� 其特点是常温下具有一定的粘合�?在特定温 度以�?粘合力急剧下降甚至消失,表现出“热� 放冶特性� 基于热释放胶带的转移过程与上述的 PMMA 转移方法类似,主要优点是可实现大面积石墨烯向柔性目标基体的转移(� PET),工艺流程� 于标准化和规模化,有望在透明导电薄膜的制备方 面首先获得应�?如韩国成均馆大学的研究者采� 该方法成功实现了 30 英寸石墨烯的转移( � 5)� 该方法中的“热滚压冶技术是实现完整转移� 键步�?相比于“热平压冶具有更佳的转移效果� � �?“热滚压� 技术目前不适用于脆性基体上的转 �?例如硅片、玻璃等,因此限制了该方法的应用范 围�?nbsp;

�?所示：利用热释放胶带从 Cu 箔上转移石墨烯的示意国�/p>

此外,无转移介质的“腐蚀基体法冶由于其工艺过程更简�?也得到了一定的发展� 由于少层石墨烯的强度相比于单层石墨烯更高,因此可以采用� 方法� CVD 生长的少层石墨烯进行转移� � �?这种方法还适用于小面积、单层石墨烯向特定基 体的转移,比如转移� TEM 的铜微栅上作为碳膜� 但是,其转移的完整度和可靠性还无法与典 型的“腐蚀基体法冶相比,应用的局限性也很大� 尽管石墨烯的转移技术有了很大的发展,但目 前采用的“腐蚀基体法冶以牺牲生长基体作为代�? 对石墨烯的规模化应用不利,并且在转移大面积石墨烯的结构完整、无污染、工艺稳定等方面仍待� 高� 另外,除近期发展的采用多晶 Ni、Cu 作为基体 CVD 生长石墨烯外,单晶 Ni、Co、Pt、Ir、Ru 等很� 就被用作 CVD 生长石墨烯的基体,并且采用这些 基体有可能得到大尺寸的单晶石墨烯� 由于单晶� 体价格昂�?加之 Ru、Pt 等贵金属比较难于腐蚀,� 此“腐蚀基体法冶并不适用转移此类石墨烯� 实现 单晶表面石墨烯的完整转移具有更大的难�?极具挑战性� 而相应的研究目前仍缺乏进�?这也制约了单晶石墨烯的研究、�/p>

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