一種穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，特別涉及到一種提升 石墨烯薄膜電學(xué)性能的方法，屬于石墨烯薄膜處理方法領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 石墨烯是sp2雜化碳原子按六角晶格排列而成的二維材料。獨(dú)特的二維晶體結(jié)構(gòu)， 賦予石墨稀獨(dú)特的性能。單層石墨稀的厚度為0. 34nm，在很寬的波段內(nèi)光吸收只有2. 3%， 本征載流子迀移率高達(dá)2.OX10W，乂4 ?s'這就使石墨烯本質(zhì)上同時(shí)具備高透過率和良 好的導(dǎo)電性，可作為透明導(dǎo)電材料。
[0003] 目前石墨烯薄膜的制備方法主要有機(jī)械剝離法、碳化硅外延生長法、氧化還原法 和化學(xué)氣相沉積法等，各種方法制備的石墨烯薄膜方阻偏高（500~2000D/Sq)，需通過一 定的摻雜手段來降低方阻，然而現(xiàn)有的摻雜方法雖然能夠降低方阻，但是穩(wěn)定性較差，常溫 下放置一段時(shí)間后，方阻便會大幅度升高，從而影響石墨烯的質(zhì)量，這限制了石墨烯薄膜的 應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方 法，通過該方法對石墨烯薄膜進(jìn)行處理之后，在基本不影響石墨烯薄膜透光率的情況下，不 僅可以降低其方阻，更為重要的是可以使石墨烯薄膜的方阻長期保持穩(wěn)定，且在80~120 攝氏度高溫烘烤60~240min及長期放置下，方阻變化不大，從而方便后續(xù)進(jìn)行圖案化等處 理，促進(jìn)石墨烯薄膜在顯示技術(shù)等對透明導(dǎo)電薄膜的方阻和透光率要求較高的工業(yè)領(lǐng)域進(jìn) 行廣泛應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊 電阻的方法，包括以下步驟：將轉(zhuǎn)移在基底上的石墨烯薄膜與含有穩(wěn)定摻雜劑成分的試劑 進(jìn)行相互接觸，接觸時(shí)間為1~240min，實(shí)現(xiàn)對石墨烯薄膜進(jìn)行穩(wěn)定摻雜，形成的穩(wěn)定的 n-n重疊結(jié)構(gòu)，降低石墨烯薄膜方塊電阻；其中，
[0006] 所述穩(wěn)定摻雜劑為含有苯環(huán)、萘環(huán)或稠環(huán)中兩個以上苯環(huán)相鄰或者相連的芳香基 團(tuán)的化學(xué)試劑，典型結(jié)構(gòu)式如下：
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，其特征在于，包括以下步驟：將轉(zhuǎn) 移在基底上的石墨烯薄膜與含有穩(wěn)定摻雜劑成分的試劑進(jìn)行相互接觸，接觸時(shí)間為1~ 240min，實(shí)現(xiàn)對石墨烯薄膜進(jìn)行穩(wěn)定摻雜，形成的穩(wěn)定的Π - Π 重疊結(jié)構(gòu)，降低石墨烯薄膜 方塊電阻；其中， 所述穩(wěn)定摻雜劑為含有苯環(huán)、萘環(huán)或稠環(huán)中兩個以上苯環(huán)相鄰或者相連的芳香基團(tuán)的 化學(xué)試劑，包括如下結(jié)構(gòu)式：
其中，所述R包括H，-N02, -CN，-F，-NH2, -NH-，-N =，SO3或-OSO 3中的任意一種或兩種 以上的混合；所述X包括C，0, N或S中的任意一種或兩種以上的混合；所述Ar包括具有共 平面共軛結(jié)構(gòu)的含有芳香基團(tuán)及其衍生物結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，其特征在于：所 述進(jìn)行相互接觸的方式包括浸泡、滾涂、刮涂、蒸涂、滴涂或旋涂中的任意一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，其特征在于：所 述石墨烯薄膜為通過CVD法生長的單層或者兩層以上的石墨烯薄膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，其特 征在于：與摻雜劑接觸后，或者接觸的同時(shí)還包括加熱或UV光照的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，其特征在于：所 述加熱的溫度為80~120°C，加熱時(shí)間為60~240mi η ;所述UV光照的時(shí)間為1~60mi n〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，其特 征在于：所述穩(wěn)定摻雜劑的有效形式為所述試劑的溶液形式、固態(tài)化合物、液態(tài)化合物或氣 態(tài)形式中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，其特 征在于：所述具有共平面共軛結(jié)構(gòu)的含有芳香基團(tuán)及其連接基團(tuán)的衍生物包括多元環(huán)、稠 環(huán)及其衍生物，含N、0、S中一種或者多種雜原子環(huán)及其衍生物結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，其特征在于：所 述含N、0、S中一種或者多種雜原子環(huán)包括咪唑、吡咯、噻吩、吲哚、嘧啶、嘌呤中的任意一種 或兩種以上混合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定摻雜降低石墨烯薄膜方塊電阻的方法，其特征在于，包括以下步驟：將轉(zhuǎn)移在基底上的石墨烯薄膜與含有穩(wěn)定摻雜劑成分的試劑進(jìn)行相互接觸，接觸時(shí)間為1～240min，實(shí)現(xiàn)對石墨烯薄膜進(jìn)行穩(wěn)定摻雜，降低石墨烯薄膜方塊電阻。通過本發(fā)明對石墨烯薄膜進(jìn)行處理之后，在基本不影響石墨烯薄膜透光率的情況下，不僅可以降低其方阻，更為重要的是可以使石墨烯薄膜的方阻長期保持穩(wěn)定，且在80～120攝氏度高溫烘烤60～240min及長期放置下，方阻變化不大，從而方便后續(xù)進(jìn)行圖案化等處理，促進(jìn)石墨烯薄膜在顯示技術(shù)等對透明導(dǎo)電薄膜的方阻和透光率要求較高的工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】H01C17-075
【公開號】CN104658731
【申請?zhí)枴緾N201410805775
【發(fā)明人】黃德萍, 姜浩, 朱鵬, 李占成, 張永娜, 高翾, 史浩飛
【申請人】中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院, 重慶墨希科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月22日