石墨烯制備方法技術

本公開提供一種石墨烯制備方法，所述石墨烯制備方法能夠通過調整石墨烯的疇的尺寸和形狀來獲得高質量和良好特性的石墨烯。根據本公開的制備石墨烯的方法包括：在石墨烯生長基底上形成石墨烯形成圖案的石墨烯圖案形成步驟；以及在其上形成有所述石墨烯形成圖案的所述石墨烯生長基底上形成石墨烯層的石墨烯形成步驟。

Preparation of graphene

The present disclosure provides a method for preparing graphene, which can obtain graphene with high quality and good properties by adjusting the size and shape of graphene domains. The method for preparing graphene according to the present disclosure includes: a graphene pattern forming step for forming a graphene pattern on a graphene growth substrate; and a graphene formation step for forming a graphene layer on the graphene growth substrate on which the graphene pattern is formed.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】石墨烯制備方法
本公開涉及一種石墨烯制備方法，更具體地，涉及一種可通過調整石墨烯疇的尺寸和形狀來獲得高質量和良好特性的石墨烯的石墨烯制備方法。
技術介紹
近年來備受關注的石墨烯是柔性的、具有高導電性并且是透明的。因此，正在進行將石墨烯用于透明且可彎曲的電極或者將石墨烯用作電子器件中的電子傳輸材料(諸如，電子傳輸層)的研究。為了大規模生產基于石墨烯的膜，在合成石墨烯中，應考慮諸如溫度、合成速度以及是否可能進行大面積合成的條件。在這方面，存在各種用于合成石墨烯的相關技術方法，特別是，正在使用用于在金屬催化劑上直接生長石墨烯的剝離法(所謂的透明膠帶法)或直接生長法。然而，在剝離法的情況下，在將透明膠帶放置在基底上的過程中石墨烯和許多石墨層會容易破裂，這是基本上取決于巧合的過程，并且石墨烯和石墨片會無序地混合在基底上。在金屬催化劑上直接生長石墨烯的直接生長法是通過向金屬催化劑提供包括碳源的反應源并且在大氣壓下加熱金屬催化劑來生長石墨烯。根據直接生長法，可生產相對高質量的大面積石墨烯。大面積石墨烯是指通過組合生長在生長基底上的各個點處的石墨烯片而形成的單個石墨烯層。為了形成大面積石墨烯，任意地挑選石墨烯生長點，因此各個生長石墨烯的區域(即，石墨烯的疇(domain))不具有規則尺寸，并且在石墨烯疇彼此重疊的部分會發生缺陷。圖1示出了通過直接生長方法合成的石墨烯的SEM圖像。參照圖1，可以看出，在石墨烯疇上存在邊界和褶皺，并且存在許多線缺陷和點缺陷。由石墨烯疇之間的碰撞引起的邊界、褶皺和點缺陷會有害地影響石墨烯的電氣特性。因此，存在對用于通過使在合成石墨烯中的缺陷最小化來制備良好特性的大面積石墨烯的技術開發的需求。
技術實現思路
技術問題已經開發本公開以解決現有技術的上述缺陷，并且本公開的目的是提供一種石墨烯制備方法，所述石墨烯制備方法可通過調整石墨烯疇的尺寸和形狀來獲得高質量的和良好特性的石墨烯。技術方案根據本公開的實施例，為了實現上述目的，一種制備石墨烯的方法包括：在石墨烯生長基底上形成石墨烯形成圖案的石墨烯圖案形成步驟；以及在其上形成有所述石墨烯形成圖案的所述石墨烯生長基底上形成石墨烯層的石墨烯形成步驟。所述石墨烯生長基底可包括從由Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ge、Ta、Ti、W、U、V、Zr、黃銅、青銅、銅鎳合金和不銹鋼構成的組中選擇的一種或更多種金屬或所述金屬的合金。所述石墨烯形成圖案可以是用于抑制所述石墨烯層的生長的圖案。所述石墨烯圖案形成步驟可包括將光輻射到所述石墨烯生長基底。輻射所述光可包括輻射強脈沖光(IPL)和激光中的至少一種。所述石墨烯形成圖案可以是重復六邊形圖案的蜂窩狀圖案。所述石墨烯層可具有與所述石墨烯形成圖案相同的形狀的疇。根據本公開的另一方面，提供根據一種石墨烯制備方法制備的石墨烯，所述石墨烯制備方法包括：在石墨烯生長基底上形成石墨烯形成圖案的石墨烯圖案形成步驟；以及在其上形成有所述石墨烯形成圖案的所述石墨烯生長基底上形成石墨烯層的石墨烯形成步驟，并且所述石墨烯形成圖案具有重復六邊形圖案的蜂窩狀圖案。根據本公開的又一方面，提供一種石墨烯形成基底，所述石墨烯形成基底具有形成在所述石墨烯形成基底的至少一個表面上的石墨烯疇控制圖案，以控制石墨烯疇，所述石墨烯疇控制圖案具有重復六邊形圖案的蜂窩狀形狀。根據本公開的再一方面，提供一種制備石墨烯形成基底的方法，所述制備石墨烯形成基底的方法包括：將與石墨烯形成圖案對應的掩模(mask)放置在石墨烯生長基底的上部；并將光輻射到所述掩模的上部。輻射所述光可包括輻射IPL和激光中的至少一種。輻射所述IPL可包括通過使用閃光燈或氙燈進行輻射，并且輻射所述激光可包括通過使用從Nd:YAG激光、CO2激光、氬激光、準分子激光和二極管激光中選擇的任何一種激光進行輻射。有益效果根據如上所述的根據本公開的實施例的石墨烯制備方法，能有效地調整石墨烯的疇的尺寸和形狀，因此能使石墨烯的缺陷最小化，并且能制備具有良好特性的石墨烯。附圖說明圖1是示出通過直接生長方法合成的石墨烯的SEM圖像的視圖；圖2至圖9是用于說明根據本公開的實施例的石墨烯制備方法的視圖；圖10是用于說明根據本公開的另一實施例的制備用于形成石墨烯的基底的方法的視圖；圖11是示出了根據根據本公開的實施例的石墨烯制備方法在N.M.壓延銅箔上形成的石墨烯的SEM圖像的視圖，并且圖12是示出了在沒有形成石墨烯圖案的情況下在N.M.壓延銅箔上形成的石墨烯的SEM圖像的視圖；以及圖13是示出了根據根據本公開的實施例的石墨烯制備方法在SRC壓延銅箔上形成的石墨烯的SEM圖像的視圖，并且圖14示出了在沒有形成石墨烯圖案的情況下在SRC壓延銅箔上形成的石墨烯的SEM圖像的視圖。具體實施方式在下文中，將參照附圖詳細描述本公開的實施例。可對本公開的實施例做出各種變型，并且本公開的范圍不限于下面描述的實施例。在下文中介紹的實施例是作為示例提供的，以便本公開的構思充分地傳達給本領域技術人員。會存在被示出為具有特定的圖案或具有預定的厚度的元件，但是這僅用于說明或容易地區分，因此本公開不限于具有特定的圖案或預定的厚度的元件的特征。通過本公開制備的石墨烯是指通過借助共價鍵將多個碳原子彼此連接而形成的多環芳香族分子的層或片的形式的石墨烯。在石墨烯層中通過共價鍵彼此連接的碳原子形成作為基本重復單位的六元環，但是石墨烯層可進一步包括五元環或七元環。特別地，當石墨烯在疇邊界上的生長方向不同時，各自的疇會彼此碰撞，從而導致形成五元環或七元環，并且這種不規則的晶體布置會降低石墨烯的質量。當石墨烯生長并且所述晶體增加時，發生橫向延伸。在這種情況下，當形成在某一點的石墨烯與形成在另一點的石墨烯彼此相遇時，在所述石墨烯相遇的點處形成邊界，并且在所述邊界中的石墨烯區域被稱為疇。石墨烯被示出為通過由共價鍵彼此連接的碳原子(通常為，sp2鍵)的單層。石墨烯可具有各種結構，并且石墨烯的結構可根據可包括在石墨烯中的五元環和/或七元環的含量而變化。盡管石墨烯以如上所述的單層的形式形成，但是可通過將石墨烯的單層彼此堆疊來形成石墨烯的多層，并且通常，石墨烯的側表面的末端可以是飽和的。圖2至圖9是用于說明根據本公開的實施例的石墨烯制備方法的視圖。根據本實施例的石墨烯制備方法可包括：在石墨烯生長基底110上形成用于形成石墨烯的圖案111的石墨烯圖案形成步驟；以及在其上形成有石墨烯形成圖案111的石墨烯生長基底110上形成石墨烯層120的石墨烯形成步驟。參照圖2，首先，進行在石墨烯生長基底110上形成石墨烯形成圖案111的石墨烯圖案形成步驟。石墨烯生長基底110用作用于生長石墨烯的基(種子層)，并且不限于特定的材料。例如，石墨烯生長基底110可包括從由Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ge、Ta、Ti、W、U、V、Zr、黃銅、青銅、銅鎳合金和不銹鋼構成的組中選擇的一種或更多種金屬或所述金屬的合金。石墨烯生長基底110可進一步包括用于促進碳的吸附以容易地生長石墨烯的催化劑層(未示出)。催化劑層不限于特定的材料，并且可由與石墨烯生長基底110的材料相同的材料或不同的材料形成或者由本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種制備石墨烯的方法，所述方法包括：在石墨烯生長基底上形成石墨烯形成圖案的石墨烯圖案形成步驟；以及在其上形成有所述石墨烯形成圖案的所述石墨烯生長基底上形成石墨烯層的石墨烯形成步驟。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種制備石墨烯的方法，所述方法包括：在石墨烯生長基底上形成石墨烯形成圖案的石墨烯圖案形成步驟；以及在其上形成有所述石墨烯形成圖案的所述石墨烯生長基底上形成石墨烯層的石墨烯形成步驟。2.如權利要求1所述的方法，其中，所述石墨烯生長基底包括從由Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ge、Ta、Ti、W、U、V、Zr、黃銅、青銅、銅鎳合金和不銹鋼構成的組中選擇的一種或更多種金屬或所述金屬的合金。3.如權利要求1所述的方法，其中，所述石墨烯形成圖案是用于抑制所述石墨烯層的生長的圖案。4.如權利要求1所述的方法，其中，所述石墨烯圖案形成步驟包括向所述石墨烯生長基底輻射光。5.如權利要求4所述的方法，其中，輻射所述光包括輻射強脈沖光和激光中的至少一種。6.如權利要求1所述的方法，其中，所述石墨烯形成圖案是重復六邊形圖案的蜂窩狀圖案。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金炯根，
申請(專利權)人：電子部品研究院，
類型：發明
國別省市：韓國,KR