用聚合物支撑法转移时不可避免地会残留下聚合物残留，会对石墨烯的性能产生不利影响，因此研发人员开发了基于非聚合物支撑层的转移方法，主要包括碳材料和金属层。

William等在转移过程中采用碳网对石墨烯薄膜进行支撑并最终承载石墨烯，得到了用于高分辨率透射电镜观察的石墨烯薄膜，转移后的石墨烯无破损且表面洁净。Lin等采用碳网支撑法将石墨烯转移至任意基底上，在转移过程中位于铜箔下层的石墨烯首先通过微量有机物与碳网相连，在铜箔溶解过程中不断加入间苯二甲酸（IPA）以调节溶液的表面张力。在该工艺中，如何控制石墨烯薄膜的收缩褶皱非常重要，因为溶解过程中若溶液的表面张力过大就会使石墨烯发生破裂。所以，该方法对IPA的注入时间以及注入量需要精确控制。

有时为了降低石墨烯薄膜与其他材料的接触电阻，用金属作为支撑材料转移石墨烯薄膜。这种方法是在石墨烯表面蒸镀一层金属，然后覆盖一层支撑材料，将生长石墨烯的金属基底溶解掉之后再将石墨烯转移至基底上，最后用刻蚀的方法除去金属便获得了石墨烯薄膜，该方法能够极大地降低石墨烯的接触电阻。

为了最大幅度减少石墨烯转移过程中聚合物支撑层引入的污染，Matruglio等提出了一种无聚合物的适合商业用途的转移方法，将CVD法制备的石墨烯从初始铜基底直接转移到硅基底上。研究人员用15nm厚的Ti层作为支撑层，取代了传统转移过程中的聚合物膜，降低了石墨烯的污染物数量。拉曼光谱和XPS表征证明了残留下污染物的数量减少了一半，并且转移后的石墨烯具有很高的质量，其转移方法示意图如图3-19所示。

图3-19　使用Ti支撑层的石墨烯转移方法示意图

（a）Cu箔上的CVD法制备的石墨烯；（b）电子束蒸发15nm的Ti层；（c）湿法刻蚀Cu基底；（d）将石墨烯/Ti层转移到硅基底上；（e）刻蚀Ti层后硅基底上的石墨烯

电子束蒸镀Ti层转移石墨烯的方法可适用于制作有支撑或悬空的石墨烯，特别是对悬空石墨烯尤为有用，因为钛在去除时不会在悬空石墨烯的任何一侧留下残留。拉曼光谱结果表明，在整个转移过程中单层石墨烯的质量没有受到化学污染和操作步骤的影响，无任何应变或缺陷数量的增加，这为获取需要高洁净石墨烯表面的应用提供了一种新的途径。

Li等开发出一种使用弹性压膜从高定向热解石墨（HOPG）上剥离转移图案化石墨烯的方法，转移获得的压印图案由单层或数层连续的石墨烯组成。石墨烯转移过程包括：① 用光刻和氧等离子体对HOPG刻蚀；② 在图案上沉积金薄膜；③ 剥离金薄膜得到石墨烯图案；④ 将石墨烯图案转移到任何基底上（图3-20）。AFM和拉曼光谱测试结果表明，石墨烯图案的边缘存在一些由氧等离子体刻蚀处理HOPG表面引起的缺陷。这种转移方法可以防止图案化石墨烯受到化学污染，并可作为大型石墨烯电路印刷的替代方案。

图3-20　通过金薄膜辅助转移图案化石墨烯的示意图和照片 (www.daowen.com)

（a，b）在HOPG表面和金薄膜上石墨烯图案的光学显微镜图像；（c）转移到SiO2/Si基底上的石墨烯图案的SEM图像

Lee等常压下在镍和铜薄膜上生长3in晶圆尺寸石墨烯薄膜，然后通过刻蚀金属层将它们转移到任意的基底上，并进一步演示了大面积石墨烯薄膜在场效应晶体管（Field Effect Transistor， FET）阵列批量制造和可拉伸应变仪中的应用。图3-21显示的是转移步骤的示意图。

图3-21　晶圆尺寸石墨烯薄膜的合成、刻蚀和转移的示意图

在金属/SiO2/Si基底上生长的石墨烯薄膜，旋涂聚合物支撑层后将石墨烯/金属层与SiO2/Si基底通过机械剥离法分离。在金属快速刻蚀之后，石墨烯薄膜可以转移到任意的基底上，然后使用传统的光刻技术进行制模。图3-22中分别显示了3in硅片、透明PET和PDMS基底上的石墨烯薄膜图片。

图3-22　生长和转移的石墨烯薄膜的照片

（a）镀膜后石墨烯/SiO2/Si样品的照片，Ni膜厚度为300nm；（b）转移到PET基底上的晶片尺度石墨烯薄膜图片；（c，d）转移到PET和PDMS基底上的石墨烯薄膜图片；（e）用预压法在橡胶上制作的三元玫瑰应变片图样

相对于聚合物转移法，以碳材料或金属作为支撑层能保证石墨烯的洁净度，但柔韧性相对较差，能提供给石墨烯薄膜的保护更少，这就增加了石墨烯薄膜在转移过程中发生破损与褶皱的可能性。同时因为支撑保护水平降低，该方法的工艺操作难度增大，会导致其应用范围较小，因此目前仅限于实验室研究。