美國研究人員研發出一種毋需使用中介黏著劑的層壓製程(lamination process),能將石墨烯(graphene)直接轉移至多種可撓性基板上。此技術可望應用於光電與有機電子產品、分離氣液體的過濾膜,以及許多其他以石墨烯為基礎的裝置中。
石墨烯為單層厚的平面碳材料,由於具有獨特的電子與機械性質,像是超高電導率和絕佳強度,因此適合用來製作未來分子元件。一般而言,要將石墨烯轉移至目標基板上,得借助使用聚合物如PMMA,或是其他中間介面材料如熱剝離膠帶。然而,這些介面所遺留的殘留物會嚴重破壞石墨烯的特性。
上述新技術是由美國麻省理工學院(MIT)的Paulo Araujo和Jing Kong指導的研究團隊所提出,不需使用中介膜或黏著劑,而是直接將石墨烯層壓至另一表面上。他們先在銅箔板的兩側合成石墨烯片(一種成長高品質石墨烯的標準製程),並且以欲轉移之基板和保護紙將石墨烯夾於其中,然後把此夾層置於兩塑膠片(如PET)內。最後使用溫度可調控的層壓機壓合各項成分。移除塑膠片和保護紙後,再進一步使用蝕刻液除去金屬銅。
Araujo表示,他們的方法可用來製作高品質可撓式觸控螢幕、可彎曲發光二極體和感應器、氣體過濾器和太陽電池等。尤有甚者,其他新發現的重要二維科技材料如氮化硼、過渡金屬二硫屬化物和氧化物等,皆能藉由此方法轉移至可撓性基板上。不過此方法並不適用於傳統硬式基板,而目前許多傳統元件仍採用硬式基板。
該團隊目前正在探討溫度如何影響此層壓轉移製程,並且進一步研究材料轉移後的結構。他們也希望能提高以此方法轉移的石墨烯的連續性,以利電性方面的應用。詳見PNAS | doi: 10.1073/pnas.1306508110。 |