專利名稱：石墨烯大面積沉積及摻雜技術及使用它的產(chǎn)品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的某些實施例是關于含有石墨烯的薄膜。更具體地，本發(fā)明的某些實施例是關于使用石墨烯作為透明導電涂層(TCC)。在某些實施例中，石墨烯薄膜會由烴氣體(例如C2H2、CH4或類似者)異質磊晶地大面積生長在如催化劑薄膜上。某些實施例的石墨烯薄膜可被摻雜或不摻雜。在某些實施例中，石墨烯薄膜一旦形成后可被剝離其載體基材并轉移至接收基材，例如包括中間或最后產(chǎn)品中。
背景技術：
和

發(fā)明內容
銅錫氧化物(ITO)和摻氟的氧化錫(FT0或SnO:F)涂層在光電裝置中被廣泛地用作窗ロ電扱。這些透明導電氧化物(TCOs)在多種用途中已經(jīng)極為成功。但不幸地，由于許多原因，使用ITO和FTO逐漸變得有問題。這些問題包括例如地球上可用的銅元素是數(shù)量有限，在有酸或堿存在時這些TCOs的不穩(wěn)定性，它們易于從離子傳導層離子擴散，它們在近紅外線區(qū)(例如富含能量光譜)中透明度有限，F(xiàn)TO裝置因FTO結構瑕疵所造成的高泄漏電流等等。ITO的易碎本質及其高沉積溫度亦會限制其用途。此外，Sn02:F中的表面凹凸處可能造成麻煩的電弧。因此，所述技術需要具有良好的穩(wěn)定性、高透明度和絕佳的導電性的光滑并可圖案化的電極材料。尋找具有良好穩(wěn)定性、高透明度和絕佳導電性的新穎電極材料是正在進行中。此尋找之一方面包括辨認這些傳統(tǒng)TCOs之可用的替代物。在這方面，本發(fā)明的發(fā)明人已研發(fā)出一種以碳為基礎的可用的透明導電涂層(TCC)，即是石墨烯。石墨烯ー詞概指石墨的一或更多的原子層，例如從單ー的石墨烯層或SGL可延伸至達石墨的η層(例如所述η可高達大約10)。石墨烯在Manchester大學的新近發(fā)現(xiàn)和分離(通過劈制結晶石墨)使電子產(chǎn)品的電路組件的尺寸縮小至納米規(guī)格的趨勢即將來到。就此而言，石墨烯已非預期地導引至獨特的光電性質新世界，這在標準的電子材料中從未遇到過。此是來自所述線性散布關系(Evs · K)，其會引生石墨烯中零靜止質量的電荷載子，它們的行為似相對論粒子。所述似相對論行為的去局限化而繞碳原子移動的電子會由于它們與石墨烯之蜂巢狀晶格的周期性電勢交互作用而引生新的準粒子，其在低能量 (E < 1. 2eV)可被以0+1)維的狄拉克(Dirac)方程式及Vf c/300 = IO6ms"1的有效光速來精確地描述。因此，妥善建立的量子電動力學(QED)(其涉及光子)技術能被引入石墨烯的研究中，并具有更有利的方面即使這些效果會在石墨烯中放大300倍。例如，所述通用耦合常數(shù)α在石墨烯中是接近2，相較于真空中只有1/137。請參見K. S. NoVoselov 的‘‘Electrical Field Effect in Atomically Thin Carbon Films，，，Science, vol. 306, pp. 666 69 (2004)，其內容在此附送。盡管只有ー個原子厚(最少)，但石墨烯是化學及熱穩(wěn)定的(雖石墨烯可能在 300°C表面氧化)，故可成功地制成石墨烯基的裝置來耐抗環(huán)境狀況。高品質的石墨烯薄片最初是被以整塊石墨的微機械劈切來造成。相同技術已被優(yōu)化化至現(xiàn)今能提供尺寸達到 IOOum2的高品質石墨烯晶體。此尺寸能滿足微電子學中的大部分研究目的。因此，迄今所研發(fā)的大部分技木，主要在大學中，較聚焦于顯微樣品，及裝置制備和特征化，而非提高規(guī)?；?。不同于現(xiàn)今的大部分研究趨勢，要將石墨烯的全部潛能實現(xiàn)為ー種可能的TCC、在基材(例如玻璃或塑膠基板)上之高品質材料的大面積沉積乃是必要的。今日，大部分大規(guī)模的石墨烯生產(chǎn)過程是倚賴整塊石墨的剝離，使用濕基化學物，以高階的熱解石墨(HOPG) 如化學剝離來開始?？偹苤?，HOPG是ー種高階形式的熱解石墨，其具有小于1度的C軸角度伸展，且通常是以3300K的應カ退火所制成。HOPG的行為甚似ー純金屬，其通常是反射性且導電的，雖然易碎且易剝落的。以此方法制成的石墨烯會被過濾然后黏接于一表面。但是，以所述剝離制法合有ー些缺點。例如，剝離的石墨烯會傾向于折曲并變成皺褶。狀似小條帶地存在而有賴ー拼合/縫合過程來沉積，對石墨烯層的數(shù)目缺乏圖有的控制等等。如此制成的材料時常會被夾雜物污染，故而具有低等級的電子性質。一種碳相圖的深入分析顯示過程窗ロ條件不僅適合于制造石墨和鉆石，亦可適于其它同素異形的形式例如碳納米管(CNT)。納米管的催化沉積可在高達1000°C的溫度由一氣相以各種群組來完成。與此等傳統(tǒng)的研究領域和傳統(tǒng)技術對比，本發(fā)明的某些實施例是有關一種異質外延生長單晶石墨(η大到約15)并將它轉變成高電子等級(HEG)石墨烯(η <大約3)的可規(guī)模化技木。某些實施例亦有關HEG石墨烯的使用于透明(針對可見光和紅外線光譜)之導電超薄石墨烯膜，例如以作為各種用品(包括例如固態(tài)太陽能電池)之普遍應用的金屬氧化物窗ロ電極的替代物。某些實施例的生長技術是依據(jù)ー種催化驅動的異質磊晶CVD制法，其會在低得足以對玻璃友善的溫度發(fā)生。例如，熱力學以及運動原理容許HEG石墨烯膜可在低于700°C的溫度由所述氣相結晶化在種子催化層上。某些實施例亦使用原子的氫，其已被證明是ー種可清除基材上的非結晶碳污染物的有力根基，井能在低過程溫度來進行。它也極適于用以移除典型由蝕刻程序所留下的氧化物和其它覆層。本發(fā)明的某些實施例涉及ー種制造摻雜的石墨烯薄膜的方法。中間石墨烯薄膜會被異質外延生長在催化劑薄膜上，而所述催化劑薄膜具有實質上單向大晶粒的晶體結構。 在制造所述摻雜的石墨烯薄膜吋，所述中間石墨烯薄膜會被以η型或ρ型雜質來摻雜。所述摻雜的石墨烯薄膜具有小于150歐姆/平方的片電阻。在某些實施例中，所述中間石墨烯薄膜的摻雜包含將所述中間石墨烯薄膜曝露于含有所述摻雜劑材料的摻雜氣體；在裝有所述中間石墨烯薄膜和所述摻雜氣體的腔室內激發(fā)ー電漿；及利用所述摻雜氣體中的材料來將所述摻雜劑低能離子束植入于所述中間石墨烯薄膜中。在某些實施例中，所述中間石墨烯薄膜的摻雜包含提供包含固態(tài)摻雜劑目標接收基材，而所述目標接收基材是藉由制造所述目標接收基材的熔化過程將摻雜劑包含在內 及容許所述目標接收基材內的固態(tài)摻雜劑藉熱擴散而遷移至所述中間石墨烯薄膜中。在某些實施例中，所述中間石墨烯薄膜的摻雜包含提供含有固態(tài)摻雜劑的目標接收基材，而所述目標接收基材是藉由離子束植入來將摻雜劑包含在內及容許所述目標接收基材內的固態(tài)摻雜劑藉熱接散而遷移至所述中間石墨烯薄膜中。在某些實施例中，所述中間石墨烯薄膜的摻雜包含提供具有至少ー薄膜涂層設于
5其上的目標接收基材，而所述薄膜涂層內含有固態(tài)摻雜劑；及容許形成于所述目標接收基材上的至少ー薄膜內的固態(tài)摻雜劑藉熱擴散而遷移至所述中間石墨烯薄膜中。在某些實施例中，所述中間石墨烯薄膜的摻雜包含預先植入固態(tài)摻雜劑于所述催化劑薄膜內及容許所述催化劑薄膜內的固態(tài)摻雜劑藉熱擴散而遷移至所述中間石墨烯薄膜中。所述熱擴散可在所述中間石墨薄膜的沉積期間發(fā)生。本發(fā)明的某些實施例是有關摻雜的石墨烯薄膜直接或間接地異質外延生長在具有實質上單向大晶粒晶體結構的金屬催化劑薄膜上。所述石墨烯薄膜為1 10原子層厚。 所述摻雜的石墨烯薄膜具有小于150歐姆/平方的片電阻。所述摻雜的石墨烯(n ^ 2)薄膜，在某些實施例中，可被以下列之任一或多者來摻雜氮、硼、磷、氟、鋰和鉀。所述摻雜的石墨烯薄膜在某些實施例中可具有10 20歐姆/ 平方的片電阻。某些實施例的所述摻雜石墨烯薄膜包含η型或ρ型摻雜劑。在此所述的特征、方式、優(yōu)點和實施例可被組合來實現(xiàn)更多的實施例。


這些及其它的特征和優(yōu)點配合圖式參閱以下實施例的詳細說明，可被更佳且更完全地了解其中圖1是為某些實施例的全部技術高階流程圖；圖2為某些實施例的催化生長技術的舉例示意圖，示出依據(jù)某些實施例的烴氣體、碳溶解、和淬火之可能結果的介紹；圖3為某些實施例摻雜石墨烯的第一實施例技術流程圖；圖4為某些實施例摻雜石墨烯的第二實施例技術流程圖；圖5為某些實施例摻雜石墨烯的第三實施例技術流程圖；圖6為某些實施例石墨烯摻雜的溫度與時間的描點圖；圖7為某些實施例的石墨烯釋放或解離技術中的層疊舉例；圖8為某些實施例的可被用來將所述石墨烯設在目標玻璃基材上的層合裝置之舉例示意圖；圖9為ー實施例的一種可適用于沉積高電子等級(HEG)石墨烯的反應器之截面示意圖；圖10為某些實施例的催化CVD生長、剝離和移轉技術的舉例流程圖；圖11為某些實施例所制成的樣品石墨烯的影像；圖12為某些實施例的附有石墨烯基層的太陽能光伏裝置之截面示意圖；圖13為某些實施例之附有石墨烯基層的觸控屏幕之截面示意圖；圖14為某些實施例之用以形成一導電資料/匯流線的舉例技術之流程圖；及圖15為某些實施例之用以形成一導電資料/匯流線的技術之示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的某些實施例是有關一種異質外延生長單晶石墨(η可大到約15)并將之轉變成高電子等級(HEG)石墨烯(η<大約3)的可規(guī)模化技木。某些實施例亦涉及將HEG 石墨烯使用于透明(針對可見光和紅外線光譜)的導電超薄石墨烯膜，例如作為各種用品(包括譬如固態(tài)太陽能電池)的較普遍使用的金屬氧化物窗ロ電極的ー種替代物。某些實施例的生長技術是依據(jù)ー種催化驅動的異質磊晶CVD制法，其會在低得足以對玻璃友善的溫度發(fā)生。例如，熱力學以及運動原理容許HEG石墨烯膜由所述氣相結晶化在種子催化層上(例如在小于約600°C的溫度)。圖1示出某些實施例的全部技術的高階流程圖。如圖1中所示，所述某些實施例的全部技術可被分類成屬于四個基本步驟在一適當?shù)谋持挝锷辖Y晶化石墨烯(步驟 S101)，由所述背支撐物釋放或解離石墨烯(步驟SIO;B)，將石墨烯移轉至目標基材或表面 (步驟S105)，及將所述目標基材或表面并附于產(chǎn)品中(步驟S107)。更詳細說明見下文，應可了解在步驟S107中所指的產(chǎn)品可為中間產(chǎn)品或最后產(chǎn)品。石墨烯結晶化技術舉例某些實施例的石墨烯結晶化技術可被視為包含“裂解”烴氣體并將這些碳原子重組于一大面積(例如約1米或更大的區(qū)域)上的親和蜂巢結構中，例如借助于表面催化路徑的杠桿效應。某些實施例的石墨烯結晶化技術會在高溫度和適度壓カ下發(fā)生。此舉例制法的說明細節(jié)將會詳述于下。某些實施例的催化生長技術是有關于曾被用來在異質磊晶區(qū)域上生長石墨的技木。用于石墨烯結晶化的催化劑會被布設在適當背支撐物上。所述背支撐物可為任何能夠耐抗高熱(例如高達1000°c的溫度)的適當材料，譬如某些陶瓷或玻璃產(chǎn)品，含鋯的材料， 氮化鋁材料，硅晶圓等。薄膜會被直接或間接地布設在所述背支撐物上，以確保于所述結晶化過程之前其表面是實質上無污染的。本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)當所述催化層具有實質上單向的晶體結構時，所述石墨烯結晶化是很容易的。針對于此，小晶粒已被認定是較不利的， 因為它們的鑲嵌結構最后將會被轉移至所述石墨烯層中。已發(fā)現(xiàn)，在任何情況下，晶體結構的特定走向對石墨烯結晶化不重要，故所提供的催化層至少在實質部分具有單向晶體結構。事實上，已發(fā)現(xiàn)比較缺乏(或減少)所述催化劑中的晶粒邊界會造成所述生長的石墨烯的相同或類似的定向，井能提供高電子等級(HEG)的石墨烯。催化劑本身能被以任何適當?shù)募夹g布設在所述背支撐物上，例如濺射、化學氣相沉積(CVD)、火焰熱解等。催化層本身可包含任何適當?shù)慕饘倩蚝饘俚牟牧?。例如，催化層可包含金屬如鎳、鈷、鐵、高導磁(坡莫)合金(例如鐵鎳合金，通常含有約20%鐵和80% 鎳)，鎳和鉻的合金，銅及其組合物等。當然，其它的金屬亦可被使用于相關的某些實施例。 發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)鎳或含有鎳的催化層是特別有利于石墨烯結晶化，且鎳和鉻的合金又更為有利。此外，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)在鎳鉻層(有時亦稱為nichrome或MCr層)中的鉻含量可被優(yōu)化以促進大晶體的形成。特別是，在NiCr層中有3 15%的Cr會較佳，在NiCr層中有5 12%的Cr更佳，且NiCr層中有7 10%的Cr又更佳。在金屬薄膜中有釩存在亦已被發(fā)現(xiàn)有利于促進大晶體生長。催化層可為相對地較薄或較厚。例如，薄膜可為50 IOOOnm厚， 更佳為75 750nm厚，又更佳為100 500nm厚。“大晶體生長”在某些實施例中可包括沿主軸有數(shù)十微米左右長度，且有時甚至更長的晶體。當催化劑薄膜布設于背支撐物上后，一種烴氣體(如C2H2氣體、CH4氣體等) 會被注入一腔室中，其內是置放背支撐物并有催化劑薄膜布設于上。烴氣可在大約5 150mTorr，更好為10 IOOmTorr之范圍內的壓カ下注入。一般而言，壓カ越高則所述石墨烯的生長越快。背支撐物及/或腔室整體隨后會被加熱來熔解或“裂開”烴氣。例如，背支撐物可被升溫至一 600 1200°C的溫度，較好為700 1000°C，又更好為800 900°C。 加熱可藉任何適當?shù)募夹g來完成，例如藉ー短波紅外線(IR)加熱器。加熱可在含有氣體比如氫、氮、ー種氮和氫混合物等的環(huán)境，或其它適當?shù)沫h(huán)境中來進行。換言之，在某些實施例中，烴氣的加熱可在包含其它氣體的環(huán)境中進行。在某些實施例中，較好是使用一純烴氣 (如C2H2)，然而亦可能較好使用一種烴氣與另ー種惰氣或其它氣體的混合物(例如CH4與 Ar混合)。石墨烯將會在一種或另ー種適當環(huán)境中生長。為停止所述生長及幫助確保石墨烯是生長在催化物的表面上(例如相封于被埋在所述催化物內)，某實施例會使用淬火過程。 淬火可被使用惰氣比如氫、氮或其組合物等來進行。為促進石墨烯生長在催化層的表面上， 淬火應被適當快速地進行。更具言之，已發(fā)現(xiàn)淬火太快或太慢皆會造成較少或沒有石墨烯生長在催化層的表面上。一般而言，以淬火來使背支撐物及/或基材的溫度由約900°C減低至700°C (或更低)歷經(jīng)數(shù)分鐘的過程，已被發(fā)現(xiàn)會例如藉由化學吸附而促進良好的石墨烯生長。在這方面，圖2是為某些實施例的催化生長技術之ー舉例示意圖，乃示出依據(jù)某些實施例的烴氣的注入，碳溶解，和所述火的可能結果。石墨烯的生長過程會賦具嚴格的薄膜厚度關系t = nXSLG，其中η包含一些各別的步驟數(shù)目。在單次測量中非?？焖俚乇嬲J石墨烯是否已被制成并決定所述薄膜區(qū)域上的 η值是否大略相等而來測量薄膜品質和均一性。雖石墨烯片能被以原子力與掃描電子顯微鏡來看到，但此等技術是耗時的且亦會導致所述石墨烯的污染。因此，某些實施例會使用一種相對比技木，其會加強石墨烯在所述預定的催化物表面上的可見性。此可藉觀察并描繪出所述金屬催化物膜上的沉積表面上的η值的任何變化而來進行。所述技術有賴于石墨烯的對比可藉旋涂材料于其上而被實質地加強的事實。例如，廣泛使用的UV可固化光阻(如 ΡΜΜΑ)可被例如以一足以使所述薄膜成為可見的且連續(xù)的厚度(如大約1微米厚)來旋涂、 絲網(wǎng)印刷、像版涂敷、或以其它技術配布在所述石墨烯/金屬/背支撐物上。更詳細的說明見下文，包含聚合物光阻亦可方便石墨烯在被轉移至最后表面之前的剝離過程。即是，除了能顯示石墨烯的形成何時完成以外，聚合物光阻亦可在金屬層由背支撐物釋脫或解離時， 為高度彈性的石墨烯提供支撐，詳細說明見下文。在一層生長太厚的情況下(不論是故意或非故意地)，所述層可被例如使用氫原子(H*)來蝕刻薄化。此技術在許多舉例情況下可能是較有利的。例如，若生長太過快速地、 非預期地、不均勻地發(fā)生吋，H*可被用來修正此等問題。另ー個例子，為確保有足夠的石墨烯被生長，則石墨可被造成，石墨烷可被沉積，且所述石墨烷可被例如使用H*選擇地蝕回至所述所需的η層HEG石墨烯。又如另一例，H*能被用來選擇地蝕掉石墨烯，例如，以造成導電區(qū)域和不導電區(qū)域。此例如可藉施加適當阻罩，進行所述蝕刻，然后移除所述阻罩而來成。石墨烯的理論性研究已顯示載子的遷移率會高于200000cm2バV. s)。氣相處理的異質外延生長石墨烯的實驗性測量顯示電阻率低至3 X 10_6 Ω -cm,其比銀薄膜更佳。此等石墨烯層的片電阻已被發(fā)現(xiàn)約為150歐姆/平方。其可能改變的因素是為會給予所述最低電阻率和片電阻所需要的石墨烯層數(shù)，并請了解所述石墨烯的所需厚度可依據(jù)目標用途而改變。一般而言，能適合于大部分用途的石墨烯可為η = 1 15的石墨烯，較好是η = 1 10的石墨烯，又更好是η = 1 5的石墨烯，且有時為η = 2 3的石墨烯。η = 1的石墨烯層已被發(fā)現(xiàn)會造成大約2. 3 2. 6%的透射率減低。此透射率的減低已被發(fā)現(xiàn)是實質上遍及所有的光譜，例如由紫外光(UV)，經(jīng)過可見光，再經(jīng)過紅外光(IR)的范圍皆概呈線性的。再者，所述透射率的損失已被發(fā)現(xiàn)會與η的每ー連續(xù)增加呈實質上線性的。舉例的摻雜技術雖150歐姆/平方的片電阻可能適合于某些舉例的用途，但請了解片電阻的進ー 步減低可能對不同的舉例用途較佳。例如，應可了解10 20歐姆/平方的片電阻可能對某些舉例的用途較佳。本發(fā)明的發(fā)明人已判定藉由石墨烯的摻雜，片電阻能被降低。就此而言，只有ー個原子層厚的石墨烯會展現(xiàn)微米規(guī)格的弾道傳輸，井能被重摻雜在η > 2的情沉下可藉柵電壓或分子吸附物或添加物等的任一者一而不會太大地損失遷移率。本發(fā)明的發(fā)明人已判定在石墨烯中，除了施體/受體的區(qū)別以外，通常有兩種不同的摻雜劑類別，即是順磁性的和非磁性的。對比于一般的半導體，后一種類型的雜質通常會作為較弱的摻雜劑，而所述順磁性雜質會造成強烈的摻雜。因為呈線性地消減，電子與電洞的對稱狀態(tài)密度(D0Q會接近石墨烯的狄拉克(Dirac)點，沒有旋轉極化的僅限雜質狀態(tài)會被釘住于所述準間隙的中央。故，石墨烯中的雜質狀態(tài)是強烈地有異于一般半導體中的對等部分，其在所述價帶和傳導帶中的DOS是非常不同，且雜質能階通常位于遠離所述間隙中央處。雖我們不能期望有強烈的摻雜效果，其需要有遠離費米O^ermi)能階數(shù)十電子伏的良好界定的施體(或受體)能階存在，但若所述雜質具有局部磁矩，則其能階會因賀得 (Hund)交換而多少有點對稱地分裂成IeV的等級，此會對具有似狄拉克光譜的ニ維系統(tǒng)的電子結構，譬如存在于石墨烯中者，提供一較佳的情況以獲得強烈摻雜的效果。此循理的線索可被用來引導形成順磁性單分子和反磁性ニ聚物系統(tǒng)的分子的選擇以摻雜石墨烯，并將其導電率由103S/cm加強至105S/cm，且有時甚至達到106S/cm。適用于某些相關實施例的摻雜劑包括氮、硼、磷、氟、鋰、鉀、銨等。硫基的摻雜劑 (如ニ氧化硫)亦可被相關地使用于某些實施例。例如，存在于玻璃基材中的硫化物可被致令由所述玻璃滲出，而來摻雜所述石墨烯基層。若干舉例的石墨烯摻雜技術會更詳細陳述于后。圖3為某些實施例摻雜石墨烯的第一技術例流程圖。圖3的舉例技術主要包含將所述摻雜材料離子束植入于所述石墨烯中。在此技術例中，石墨烯是生長在金屬催化物上(步驟S301)，例如于前所述者。所述催化物及形成于其上的石墨烯會被曝露于氣體， 其含有要被用作摻雜劑的材料(有時亦稱為摻雜氣體)(步驟S30;3)。隨后電漿會在腔室內被激發(fā)，所述腔室裝有所述催化物及形成于其上的石墨烯和所述摻雜氣體(S3 05)。隨后離子束會被用來將所述摻雜劑植入所述石墨烯中(S3 07)。適用于此種摻雜的離子束技術例是揭露于諸如美國專利No. 6，602，371、No. 6，808，606 ’及Re. 38，358和美國公開案 No. 2008/0199702中，所述各案皆在此附送參考。所述離子束功率可約為10 200eV，較好為20 50eV，又更好為20 40eV。圖4為某些實施例摻雜石墨烯的第二技術例流程圖。圖4的技術例主要包括預先植入固態(tài)摻雜劑于目標接收基材中，然后在所述石墨烯施加于所述接收基材吋，使這些固態(tài)摻雜劑遷移至石墨烯中。于此技術例中，石墨烯會生長在金屬催化物上(步驟S40 1)，例如于前所述者。所述接收基材是被預先制成使其內含有固態(tài)摻雜劑(步驟S403)。例如，這些固態(tài)摻雜劑可藉熔入玻璃中的配方來被含納。大約1 10原子％，較好為1 5原子％，又更好為2 3原子％的摻雜劑可被包含于所述玻璃熔料中。所述石墨烯會被例如使用詳述于后的技術例之一來施加于所述接收基材(步驟S405)。然后，所述接收基材中的固態(tài)摻雜劑會被遷移至所述石墨烯中。在石墨烯沉積所用的熱將會使這些摻雜劑朝向正被形成的石墨烯遷移。同樣地，額外附加的摻雜薄膜等可被包含于所述玻璃上，且其中的摻雜劑能藉熱擴散而被導致遷移穿過這些層，來造成摻雜的石墨烯(n ^ 2)層。在某些實施例中，離子束亦能被用來將所述摻雜劑直接植入于所述玻璃中。此離子束功率可約為10 IOOOeV,較好為20 500eV，又更好為20 100eV。當中間層被摻雜并用來提供所述石墨烯的雜質時，所述離子束可在大約10 200eV操作，較好為20 50eV，又更好為20 40eV。圖5是某些實施例摻雜石墨烯的第三技術例示意圖。圖5的技術例主要包括預先將固態(tài)摻雜劑507植入金屬催化層503中，然后在所述石墨烯正被形成時致使這些固態(tài)摻雜劑507遷移穿過催化層503，而在催化層503的表面上形成摻雜的石墨烯509。更具言之，在此技術例中，催化層503像布設在背支撐物505上。催化層503含有固態(tài)摻雜劑507 于其內。換言之，所述催化物具有固態(tài)摻雜劑原子在其塊體內(例如由約1 10%，較好為約1 5%，且最好為約1 3% )。烴氣501會在高溫被引入靠近已形成的催化層503。 催化層503中的固態(tài)摻雜劑507會在石墨烯結晶化吋，例如被此高溫導致朝向其外表面遷移。這些摻雜劑達到所述表面的比率已發(fā)現(xiàn)是催化物厚度和溫度的函數(shù)。結晶化會被藉由淬火而停止，且最后，摻雜的石墨烯509會形成于催化劑503’的表面上。在摻雜的石墨烯 509形成后，催化層503’現(xiàn)將會有較少的(或沒有)固態(tài)摻雜劑507在其內。此技術例之一優(yōu)點是有關可藉精細地改變所述金屬表面溫度、局部壓力、和沉積氣體物質的駐留時間， 以及使用于淬火速率過程中的反應根基而來控制超薄膜生長的潛力。應請了解這些舉例的摻雜技術可被単獨地及/或以各種不同組合和彼此交互及/ 或與其它技術組合來使用。亦請了解某些實施例可包含単一的摻雜劑材料或多種摻雜劑材料，例如，藉一次使用一特定的技術例，或重復地使用一特定技木，或多種技術各使用一次或多次地組合。例如，在某些實施例中ρ型和η型的摻雜劑皆有可能。圖6為某些實施例石墨烯摻雜的溫度與時間的描點圖。如前所示，其冷卻可例如使用一惰氣來完成。通常，亦如前所示，在某些實施例中高溫可為約900°C，而低溫可為約 700°C，且冷卻可經(jīng)歷數(shù)分鐘。如圖6中所示的相同加熱/冷卻線型亦可被使用而不論石墨烯是否有被摻雜。^mmrnm / mmmu^mn一旦石墨烯異質外延生長后，其可例如在被置放于要被并入中間或最后產(chǎn)品中的基材上之前，先由金屬催化物及/或背支撐物上釋放或解離。依據(jù)某些實施例，不同的程序可被應用來由其生長基材上起出磊晶膜。圖7是為某些實施例可用于石墨烯釋放或解離技術的層疊舉例。請參閱圖7，在某些實施例中，選擇性釋離層701可被提供于背支撐物505 和催化層503之間。此釋離層701可為或包含例如氧化鋅(如ZnO或其它適當?shù)幕瘜W計量者)。在石墨烯沉積后，被覆著石墨烯509/金屬催化層503/釋離層701之疊層的基材505 可接受聚合物703的厚涂覆層(例如數(shù)微米厚)，其是例如藉旋涂來施加，或以液柱曲面流來配布，而可被固化。如前所述，聚合物層703可作為石墨烯509在剝除及/或解離時的背骨或支撐物，繼續(xù)保持石墨烯薄膜極佳的柔韌性，同時亦可減少石墨烯膜卷曲、折皴、或其它變形的可能性。亦如前所述，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)可被用作聚合物，其容許石墨烯藉相對比而變成可見的，并在剝離時及/或之前能被支撐。然而，有廣泛范圍的聚合物的機械和化學性質能匹配石墨烯的，在相關的某些實施例中，可在支撐狀態(tài)以及釋離轉移狀態(tài)時被使用。 所述剝除工作可與主要的磊晶生長支線平行地進行，例如，可藉以能由石墨化學地剝離的石墨烯膜來實驗。當聚合物層布設于上吋，釋離層可被化學地感應而使石墨烯/金屬由母基材解離。例如，在ー種氧化鋅釋離層的情況下，在醋中沖洗可促發(fā)所述石墨烯的釋離。使用氧化鋅釋離層亦是有利的，因本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)金屬催化層亦會隨著釋離層由石墨烯移除。相信是由氧化鋅釋離層與催化層中之晶粒形成的交鏈一起造成的組織化的結果。應請了解此會減少(且有時甚至消除)隨后移除催化層的需要。某些剝除/解離和轉移技術實質上是將原始基材視為一可再使用的磊晶生長基材。因此，在這些實施例中，ー種可由磊晶生長(且頂上有聚合物)的石墨烯倒切并溶掉金屬催化劑薄膜的選擇性蝕刻可能較佳。所以，在某些實施例中，催化劑可被蝕掉，不論是否使用釋離層。適當?shù)奈g刻劑包括例如酸類，如鹽酸、磷酸等。最后的接收玻璃基材表面可被準備用來接收石墨烯層。例如，朗繆爾布洛吉特 (Langmuir Blodgett)膜(例如由Langmuir-Blodgett酸制成者)可被施加于玻璃基材上。最后接收基材可擇代或附加地被涂在光滑的親石墨烯層，譬如ー種硅酮基聚合物等，以使后者易于接受石墨烯。此可協(xié)助確保靜電接合，而得在轉移時優(yōu)先地容許石墨烯的轉移。 目標基材可附加或擇代地曝露于UV輻射，例如増加目標基材的表面能量，以使其更易于接受石墨烯。石墨烯在某些實施例中可藉橡皮布壓印及/或滾壓來被施加于基材上。此等制法容許先前生長且化學吸附于金屬載體上的石墨烯能藉接觸壓カ而被轉移至接收玻璃上。如例子，石墨烯可藉一或更多個層合滾輪被施加于基材上，如圖8中所示。因此，圖8示出上滾輪803a和下滾輪80 ，其將會施加壓カ而使石墨烯509和聚合物層703被層合于目標基材801。如前所述，目標基材801具有一含硅或其它親石墨烯層設于其上以方便層合。應請了解聚合物層703會被施加作為最外層，且石墨烯509將會較靠近于目標基材801 (或甚至直接在其上)。在某些實施例中，一或更多層可在施加石墨烯之前被提供在基材上。當石墨烯布設在目標基材上后，聚合物層可被移除。在某些實施例中，聚合物可被使用適當?shù)娜軇﹣砣芙?。當光敏性材料例如PMMA被使用吋，其可藉曝照UV光而被移除。當然，其它的移除技術亦有可能。應請了解在某些實施例中催化劑薄膜可在石墨烯已被施加于目標基材之后，再例如使用上述蝕刻劑中的一種來蝕刻除棹。蝕刻劑的選擇亦可依據(jù)石墨烯底下是否有任何層存在來考慮。某些實施例會更直接地電化學陽極化石墨烯底下的金屬催化劑薄膜。在這些實施例中，石墨烯本身可作用如陰極，因底下的金屬會被陽極化成透明氧化物，而仍接合于原始基材。這些實施例實質上可被用來在一歩驟中進行這些剝除和轉移過程以規(guī)避聚合物覆層的使用。但是，以電化學手段來陽極化可能會影響石墨烯的電子性質，故可能須要被補償。 在某些實施例中，石墨烯底下的催化層可被以其它方式氧化來使其透明。例如，一導電氧化物可被用來將石墨烯基層“連結”于基材、半導體，或其它層。針對于此，鈷、鉻鈷、鎳鉻鈷及 /或類似物也可被氧化。在某些實施例中，此亦可減少對石墨烯剝除、使轉移、操控，及石墨烯的其它處理較容易。在某些實施例中，石墨烯亦可使用黏劑或帯狀材料來收取。黏劑可被置設在目標基材上。石墨烯可被轉移至目標基材，例如在施加壓カ之后，藉其會比黏著于帶上更強固地黏附于基材來達成。舉例的反應器設計淋噴頭反應器典型會使用一有打孔或多孔的平坦表面來將反應氣體大致均勻地配布在另一平行的平坦加熱表面上。此構造可使用上述的舉例中異質磊晶技術來生長石墨烯。淋噴頭反應器亦有利于大面積超光滑玻璃或陶瓷基材的處理。淋噴頭反應器的基本示意圖為圖9，且其通氣設計被放大。換言之，圖9為適合于沉積高電子等級(HEG)石墨烯的反應器之截面示意圖。所述反應器包含主體部901具有數(shù)個入口和出口。更具言之，氣體入口 903會被提供于反應器的頂部，且大約在主體部901的水平中央處。氣體入口 903可由ー或更多源頭接收氣體，故可提供各種氣體，包括例如烴氣、在異質外延生長期間用來形成環(huán)境的氣體、淬火氣體等。氣體的流率和通量將會更詳細在下文進行說明，例如參照淋噴頭907的通氣設計。反應器的主體部901的底部有多個排氣ロ 905。在圖9的實施例中， 反應器之主體901的端邊處有ニ個排氣ロ 905，例如抽出氣體入口 903所提供的氣體，其通常會實質上流經(jīng)主體部901的整個內部。應請了解某些實施例中可有更多或較少的排氣ロ 905(例如另外的排氣ロ 905可大約在反應器之主體部901的水平中央處，或在反應器主體部901的頂部或側邊等。)在某些實施例中，背支撐基材909在籍裝載鎖定機構進入反應器之前可被清潔， 并且有催化劑薄膜設于其上(例如藉物理蒸氣沉積或PVD，濺射，CVD，火焰熱解等等)。至于感受器設計，背支撐基材909的表面可被迅速地加熱(例如使用RTA加熱器、短波頂加熱器、或其它適當?shù)募訜崞髌淠軌蚋袘丶訜峄募?或其上的各層而無需加熱整個腔室) 至可控的溫度標度和均一性，其可容許(i)金屬膜結晶化和活化，及(ii)實質上均勻且可控厚度的石墨烯由氣相前體優(yōu)先地沉積在其表面上。加熱器可被控制，供計算參數(shù)沉積速率/催化物的(溫度*厚度)之比率，背支撐基材909可沿方向R移動通過反應器，或可不動地定置在淋噴頭907下方。淋噴頭907可被冷卻，例如利用由一或更多個冷卻劑入/出 ロ 913注入的冷卻流體或氣體。簡言之，如圖9中的放大圖所示，其通氣設計可包含多個孔隙在淋噴頭907底部，而各孔隙皆只有數(shù)mm寬。改變頂部間隙He，或淋噴頭907的底面與背支撐基材909在其上移動的頂部表面之間的高度，可起ー些作用。例如，腔室容積和表面對容積比可被修正，而影響氣體駐留時間、耗費時間，及徑向速度。駐留時間的改變已會強烈地影響氣相反應的程度。如圖9所示淋噴頭構造(熱表面在冷卻的表面下方)若在高壓下操作(例如以數(shù)百Torr)，則會有貝納爾德(Benard)多變自然對流的可能，且此趨勢會被高度透過瑞利數(shù)(為ー種與浮力驅動流亦稱為自由對流或自然對流等相關的無尺寸系數(shù)；當其超過流體的臨界值吋，熱移轉主要會呈對流的形式)強烈地影響。因此，所述頂部間隙Hc可藉由簡單的硬件變化來改變，例如提供基材電極的可調整座等等，而來影響石墨烯的異質外延生長。圖9的實施例并不一定是要操作反應器內的電漿。因為結晶膜生長機制是藉表面
12吸附(通常只發(fā)生于催化物上)的異質磊晶。由電漿相的生長引生的大都是非結晶膜，且亦已發(fā)現(xiàn)會容許微?；蚧覊m的形成，其會大為減低薄膜品質，并造成針孔將會有損于1至10 個原子的層膜。替代地，某些實施例可包括制造石墨(例如單晶體石墨)，將其蝕刻成石墨烷(例如為ー特定η值)，及使石墨烷轉變成石墨烯(例如變成HEG石墨烯)。當然，原位終點技術可被利用作反饋參數(shù)。在某些實施例中，離子束源可被同線設置，但在圖9的反應器外部，例如用以進行依據(jù)上述技術例的摻雜。然而，在某些實施例中，離子束源可設在反應器的主體部內。制造流稈舉例圖10為ー舉例的過程，其示出某些實施例催化CVD生長、剝除，及轉移技術等。 圖10中所示的舉例過程以檢查背支撐玻璃開始，例如使用傳統(tǒng)的玻璃檢查方法(步驟 S10(^)，及沖洗(步驟S1004)。背支撐玻璃可使用離子束清潔、電漿灰化，或類似方法來清潔(步驟S1006)。催化劑(例如金屬催化物)會被布設在背支撐物上，例如使用PVD法(步驟S1008)。請注意在本發(fā)明的某些實施例中，步驟S1006的清潔程序可在石墨烯涂層器/ 反應器內完成。換言之，在某些實施例中，附有或沒有金屬催化劑薄膜形成于上的背支撐玻璃可在步驟S1006之前被加載石墨烯涂層器/反應器中，例如，視金屬催化層是在先前或在涂層器/反應器內被沉積而定。η層石墨烯可進行催化沉積(步驟S1010)。在某些實施例中，石墨烯可藉引入原子(H*)來被蝕薄，且石墨烯可選擇地被摻雜，例如視目標用途而定 (步驟S1012)。石墨烯形成結束會被檢測，例如，判斷是否有足夠的石墨烯已被沉積，及/ 或所述H*蝕刻是否已足夠(步驟S1014)。為停止石墨烯的形成，可使用快速淬火程序，且所述具有石墨烯形成于其上的背支撐玻璃會離開反應器/涂層器(步驟S1016)。此時可選擇的進行目視檢查。在石墨烯形成之后，可使用于石墨烯法轉移的聚合物可被布設在石墨烯上，例如藉旋涂、片涂或其它的涂層技術(步驟S1018)。此產(chǎn)品可選擇地進行檢查，例如，以決定是否須要進行改變顏色。若是需要，則聚合物可被固化(例如使用熱、UV輻射等)(步驟 S1020)，然后再檢查一次。金屬催化物可被倒切蝕刻或釋離(步驟S1022)，例如，以準備石墨烯的剝除(步驟S1024)。當剝除已完成后，可選擇地對聚合物和石墨烯進行檢查然后沖洗，例如，以除去任何殘留的倒切蝕刻劑及/或未固化的聚合物(步驟S1026)。另ー選擇性檢查程序可在此時被進行。表面活性劑可被施加(步驟Sl(^S)，針銷會被至少置入聚合物中(步驟S1030)， 且薄膜會被倒置(步驟S1032)，例如，藉由這些針銷的協(xié)助。剝除程序到此完成，且石墨烯現(xiàn)已準備好轉移至接收基材。接收基材會例如在無塵室被準備好(步驟S1034)。接收基材的表面可被功能化， 例如，將它曝露于UV光以增加其表面能量，或對其施加親石墨烯涂層等(步驟S1036)。石墨烯/聚合物薄膜可被轉移至主基材上(步驟S1038)。當轉移完成后，有石墨烯和聚合物附著其上的接收基材可被注入ー模塊中以除去所述聚合物(步驟S1040)。此可藉將所述聚合物曝露于UV光。熱或化學物等而來完成。 具有石墨烯和至少部分溶化的聚合物的基材可被沖洗(步驟S1042)，而任何過多的水或其它材料會被蒸發(fā)及干燥去除(步驟S1044)。若有需要，此聚合物移除程序可被重復進行。在移除聚合物之后，基材上的石墨烯的片電阻可被測量(步驟S1046)，例如，使用標準的四點探針。光透射率(如Tvis等)亦可被測量(步驟S1048)。假使這些中間或最后產(chǎn)品符合品質標準，則它們可被包裝(步驟S1050)。使用此等技術，可制成樣品薄膜。這些樣品薄膜會呈現(xiàn)15500S/cm的高導電率，和遍及500 3000nm波長的大于80%的透光率。且，這些薄膜顯示良好的化學和熱穩(wěn)定性。圖11是依據(jù)某些實施例制成的樣品石墨烯之影像。圖11的影像凸顯出異質外延生長的石墨烯由一坡莫合金(permalloy)薄膜上剝離。含石墨烯應用物舉例如上所述，石墨烯基層可被廣泛用于的各種用途及/或電子裝置。在此等舉例的用途及/或電子裝置中，ITO及/或其它導電層可簡單地被石墨烯基層取代。以石墨烯制造的裝置典型地包括以金屬、退化的半導體如ITO、太陽能電池半導體如a-Si和CdTe及其它來制造觸點。僅管在布里淵區(qū)中的K點處有一零帶隙和一消失的狀態(tài)密度(DOS)，自由存在的石墨烯會展現(xiàn)金屬的行為。但是，吸附在金屬、半導性或絕緣的基材上會改變其電子性質。為對此補償，可附加或擇代地，在舉例的應用物及/或電子裝置中，石墨烯基層可依據(jù)任何鄰近的半導體層來被摻雜。即是，在某些實施例中，若石墨烯基層是鄰近于η型半導體層，則所述石墨烯基層可被以η型摻雜劑摻雜。同樣地，在某些實施例中，若石墨烯基層是鄰近于P型半導體層，則所述石墨烯基層可被以P型摻雜劑摻雜。當然，在石墨烯中之費米(Fermi)能階相對于圓錐點的移轉可使用例如密度函數(shù)理論(DEF)來被模型化。帶隙計算顯示金屬/石墨烯界面能被分成兩種大類別，稱為化學吸附和物理吸附。在后者情況下，向上(向下)移轉意指電子(電洞)是由金屬轉移至石墨烯。故，其可能預知金屬或TCO何者會被用作對石墨烯的觸點，視其用途而定。第一例使用一或更多石墨烯基層的電子裝置是太陽能光伏裝置。此等裝置可包括正面電極或反面電極等。在此等裝置中，這些石墨烯基層可簡單地取代使用于其中的典型ITOo光伏裝置曾被揭露于美國專利No. 6，784，361、No. 6，288，325、No. 6，613，603、No. 6，123，824 ；美國公開案 No. 2008/0169021、No. 2009/0032098、No. 2008/0308147、No. 2009/0020157 ；及美國專利申請案 No. 12/285, 374,No. 12/285, 890,No. 12/457，006 等，各案的揭露內容皆此附送參考。摻雜的石墨烯基層可被可擇代或附加地包含其中，用來與鄰近的半導體層匹配。例如，圖12是某些實施例的附設有石墨烯基層的太陽能光伏裝置之截面示意圖。在圖12的實施例中，玻璃基材1202會被提供。舉例而非限制地，玻璃基材1202可為在美國專利申請案No. 11/049，292及/或No. 11/122,218中所揭露的任何玻璃，其揭露內容在此附送參考。所述玻璃基材可選擇為納米結構的，例如，以增加所述太陽能電池的效率。防反射(AR)涂層1204可被提供于玻璃基材1202的外表面上，例如，以增加透射率。防反射涂層1204可為單層防反射(SLAR)涂層(例如一種氧化硅防反射涂層)，或多層防反射(MLAR)涂層。此等AR涂層可被使用任何適當技術來提供。一或更多的吸收層1206可被提供在玻璃基材1202上而相反于AR涂層1204，例如，在反面電極裝置的情況下即如圖12中的實施例所示者。這些吸收層1206可被夾在第一和第二半導體之間。在圖12的實施例中，吸收層1206等是被夾在于η型半導體層1208(較靠近玻璃基材120 與ρ型半導體層1210(較遠離玻璃基材120 之間。反面觸點1212(例如鋁或其它適當材料)亦可被提供。不同于提供ITO或其它導電材料在半導體1208與玻璃基材1202之間，及/或在半導體1210與反面觸點1212之間，第一和第二石墨烯基層1214和1216可被提供。石墨烯基層1214和1216可被摻雜，而分別匹配于鄰接的半導體層1208和1210。故，在圖12的實施例中，石墨烯基層1214可被摻雜以η型摻雜劑，而石墨烯基層1216可被摻雜以ρ型摻雜劑。因難以直接地構成石墨烯，故選擇層1218可被提供在玻璃基材1202與第一石墨烯基層1214之間。但是，因石墨烯非常柔韌，故其通常會順應于其所被置設的表面。因此，可能構成選擇層1218，而使所述層的結構能在大致順應的石墨烯基層1214中被“轉移”或者反映。針對于此，選擇層1218可包含摻鋅的氧化錫(ZTO)。請注意在某些實施例中，這些半導體1208和1210之一或二者皆可被以聚合的導電材料來替代。因為石墨烯在近及中紅外線范圍實質上是透明的，故暗示最易穿透的長波長輻射可穿透并產(chǎn)生載子深入單接面和串行接面的太陽能電池的i層中。此暗示石墨烯基層可能并不需要構成反面觸點，因其效率已經(jīng)增加高達數(shù)個百分點。目前，絲網(wǎng)印刷、蒸發(fā)，和燒結技術及在高溫處理CdCl2被使用于CdS/CdTe太陽能電池的異質接面。此等電池具有高充滿率(FF >0. 8)。但是，串連電阻Rs為一種效率限制產(chǎn)物。在Rs中會有來自所述CdS層的片電阻的分配部分，及一與所述CdTe和其頂上的石墨基觸點相關連的各別分量。使用一或更多石墨烯基層可協(xié)助減少二者形成Rs的分量，并同時保有良好的異質接面性質。借著將石墨烯含納于此太陽能結構作為正面及反面接觸裝置，則可實質的提升效率。 應請了解某些實施例可包括單接面太陽能電池，而某些實施例可包含串接太陽能電池。某些實施例可為CdS，CdTe, CIS/CIGS，a-Si及/或其它類型的太陽能電池。另一種可能附設一或更多石墨烯基層的實施例是為觸控面板顯示器。例如，所述觸控面板顯示器可為包含ITO或其它導電層的電容式或電阻式觸控面板顯示器。請參見例如美國專利 No. 7，436，393、No. 7，372，510、No. 7，215，331、No. 6，204，897、No. 6，177，918、No. 5，650，597及美國專利申請案No. 12/292, 406等，其揭露內容在此附送參考。在此等觸控面板中可被取代的ITO及/或其它導電層等可被石墨烯基層來替代。例如，圖13是某些實施例設有石墨烯基層的觸控屏幕之截面示意圖。圖13包含底下的顯示器1302，其在某些實施例中可為LCD、電漿或其它的平板顯示器。透光黏劑1304會將所述顯示器1302耦接于薄玻璃片1306。在圖13的實施例中，有可變形的PET箔1308會被提供作為最頂層。PET箔1308會藉由多個柱狀間隔物1310和邊緣密封物1312等來與薄玻璃基板1306的頂面間隔分開。第一和第二石墨烯基層1314和1316可被分別提供于PET箔1308的較近于顯示器1302的表面上，和薄玻璃基板1306的面對PET箔1308的表面上。石墨烯基層1314和1316之一或二者皆可被圖案化，例如，藉離子束及/或雷射蝕刻。請注意在PET箔上的石墨烯基層可使用PET箔本身來由其生長位置轉移至中間產(chǎn)物上。換言之，在剝離及/或移除石墨烯時，PET箔可被用來取代光阻或其它材料。在類似圖13所示的實施例中，對石墨烯基層而言小于約500歐姆/平方的片電阻是可接受的，且小于約300歐姆/平方的片電阻對石墨烯基層是較佳的。應請了解典型的常見于顯示器1302中的ITO可被一或更多的石墨烯基層取代。例如，當顯示器1302為LCD顯示器時，石墨烯基層可被提供作為其彩色濾光基板上的共同電極及/或作為所謂TFT基板上的圖案化電極等。當然，石墨烯基層，有摻雜或無摻雜者，亦可被用于有關個別TFTs的設計和制造中。類似的措施亦可涉及電漿及/或其它的平板顯不器。石墨烯基層亦可被用來造成導電數(shù)據(jù)/匯流線、匯流條、天線及/或類似物等。此等結構物可被形成/施加于玻璃基材、硅晶圓上。圖14為某些實施例之用以形成一導電資料/匯流線的技術例流程圖。在步驟S1401時，石墨烯基層會被形成于適當基材上。在選擇步驟S1403時，保護層可被提供于所述石墨烯基層上。在步驟S1405時，所述石墨烯基層會被選擇地移除或圖案化。此移除或圖案化可被以雷射蝕刻來完成。于此情況下，只要所述雷射的分辨率是夠精微，可減少對保護層的需要?？蓳翊蛱砑拥?，蝕刻可藉曝露于離子束/電漿處理來進行。又，如前所述，H*亦可被使用，例如相關于熱燈絲。當離子束/電漿處理被用于蝕刻時，保護層可能會被需要。例如，光阻材料可被用來保護有關的石墨烯區(qū)域。此光阻可在步驟S1403時例如藉旋涂等來被施加。于此情況下，在另一選擇步驟S1407峙，所述選擇的保護層會被移除。曝露于UV輻射可被例如用于適當?shù)墓庾?。在一或更多個未示出的步驟中，導電的石墨烯基圖案若并非已被形成于基上，可被任何適當?shù)募夹g(如于前所述者)轉移至中間或最后產(chǎn)品。雖某些實施例已被描述會蝕掉或移除石墨烯基層，但某些實施例可簡單地改變所述石墨烯基層的導電性。于此情況下，一些或全部的石墨烯可不被移除。但是，因為導電性已被適當?shù)馗淖儯手挥羞m當?shù)膱D案化區(qū)域可以導電。圖15為某些實施例用以形成導電資料/匯流線的技術之示意圖。如圖15中所示，石墨烯的導電性可藉由曝露于離子束而被選擇性地改變。光阻會被涂敷呈適當圖案，可例如蔽護石墨烯基層的所需部分，而石墨烯基層的其它部分保留曝露于離子束/電漿。在各種不同的樣本被沉積和蝕刻之后，遷移率數(shù)據(jù)是被示于下表中
權利要求
1.一種制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，所述方法包括在催化劑薄膜上異質外延生長一種中間石墨烯薄膜，所述催化劑薄膜具有實質上單向的大晶粒晶體結構；在制造摻雜的石墨烯薄膜時以η型或ρ型摻雜劑來摻雜中間石墨烯薄膜； 其中所述摻雜的石墨烯薄膜具有小于150歐姆/平方的片電阻。
2.如權利要求1所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述中間石墨烯薄膜的摻雜包括將所述中間石墨烯薄膜曝露于一種含有被作為摻雜劑的材料的摻雜氣體； 在容裝所述中間石墨烯薄膜和所述摻雜氣體的腔室內激發(fā)電漿；及使用所述摻雜氣體中的材料將所述摻雜劑離子束植入于所述中間石墨烯薄膜中。
3.如權利要求2所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述離子束功率為10 200eVo
4.如權利要求2所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述離子束功率為20 40eVo
5.如權利要求1所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述中間石墨烯薄膜的摻雜包括提供內含有固態(tài)摻雜劑的目標接收基材，所述目標接收基材是藉由制造所述目標接收基材的熔化過程將摻雜劑包含于內；及容許所述目標接收基材內的固態(tài)摻雜劑藉熱擴散而遷移至中間石墨烯薄膜中。
6.如權利要求5所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述目標接收基材包含 1 10原子重量百分比的摻雜劑材料。
7.如權利要求1所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述中間石墨烯薄膜的摻雜包括提供一其內含有固態(tài)摻雜劑的目標接收基材，所述目標接收基材是藉由離子束植入來將摻雜劑包含于內；及容許所述目標接收基材內的固態(tài)摻雜劑藉熱擴散而遷移至所述中間石墨烯薄膜中。
8.如權利要求7所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述離子束植入是在10 IOOOeV的功率標準下進行的。
9.如權利要求1所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述中間石墨烯薄膜的摻雜包含提供其上至少設有一薄膜涂層的目標接收基材，所述薄膜涂層內含有固態(tài)摻雜劑；及容許形成于所述目標接收基材上的至少一薄膜中的固態(tài)摻雜劑藉熱擴散而遷移至所述中間石墨烯薄膜中。
10.如權利要求1所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述中間石墨烯薄膜的摻雜包含預先將固態(tài)摻雜劑植入所述催化劑薄膜中；及容許所述催化劑薄膜中的固態(tài)摻雜劑藉熱擴散而遷移至所述中間石墨烯薄膜中。
11.如權利要求10所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述熱擴散在沉積所述中間石墨烯薄膜時發(fā)生。
12.如權利要求10所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述催化劑薄膜整體中包含1 5%的固態(tài)摻雜劑原子。
13.如權利要求12所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述催化劑薄膜包含ο
14.如權利要求1所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述摻雜的石墨烯薄膜是通過如下物質中的一種或多種進行摻雜的氮、硼、磷、氟、鋰、鉀、和硫。
15.如權利要求1所述的制造摻雜的石墨烯薄膜的方法，其中所述摻雜的石墨烯薄膜具有10 20歐姆/平方的片電阻。
16.一種摻雜的石墨烯薄膜，其直接或間接地異質外延生長在具有實質上單向的大晶粒晶體結構的金屬催化劑薄膜上，其中所述石墨烯薄膜具有1 10原子層的厚度，其中所述摻雜的石墨烯薄膜具有小于 150歐姆/平方的片電阻。
17.如權利要求16所述的摻雜的石墨烯薄膜，其中所述摻雜的石墨烯薄膜包含η型摻雜劑。
18.如權利要求16所述的摻雜的石墨烯薄膜，其中所述摻雜的石墨烯薄膜包含ρ型摻雜劑。
19.如權利要求16所述的摻雜的石墨烯薄膜，其中所述摻雜的石墨烯薄膜是通過如下物質中的一種或多種進行摻雜的氮、硼、磷、氟、鋰、鉀、和硫。
20.如權利要求16所述的摻雜的石墨烯薄膜，其中所述摻雜的石墨烯薄膜具有10 20歐姆/平方的片電阻。
全文摘要
本發(fā)明的某些實施例是有關使用石墨烯作為透明導電涂層(TCC)。在某些實施例中，石墨烯薄膜會由烴氣(例如C2H2，CH4或類似物等)異質磊晶地大面積生長在例如催化劑薄膜上。某些實施例的石墨烯薄膜可被摻雜或不摻雜。在某些實施例中，石墨烯薄膜一旦形成后，可被剝離其載體基材并轉移至接收基材，例如包括中間或最后產(chǎn)品中。以此方式生長、剝離及轉移的石墨烯可展現(xiàn)低片電阻(例如小于150歐姆/平方，且有摻雜時更低)，及高透射率值(例如至少在可見光和紅外線光譜中)。
文檔編號C30B31/02GK102597336SQ201080034917
公開日2012年7月18日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權日2009年8月7日
發(fā)明者維嘉恩·S.·維拉薩米 申請人:格爾德殿工業(yè)公司