由于卷对卷式转移法要求在高温条件下通过化学气相沉积法对基底轧辊上的石墨烯进行合成,因此会经常面临一些问题,如合成无缺陷的石墨烯以及多层石墨烯。山田等(Yamada et al.,2012)尝试在一大块铜箔上,通过微波等离子体来解离甲烷并以相对低的温度(400℃)合成297mm宽的石墨烯,但石墨烯薄膜的薄膜电阻值却高于10kΩ/□。为攻克这些问题并生产出高质量的石墨烯,小林等(Kobayashi et al.,2013)设计出卷对卷式持续合成石墨烯的化学气相沉积装置,并且在约1000℃下运用选择性焦耳加热对悬挂在两个通电电极辊之间的铜箔进行加热。
将光固化环氧树脂的反式凹印涂布放置于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上,并且与石墨烯/铜箔紧密贴合。随后,环氧树脂会发生固化,然后喷洒氯化铜溶液等刻蚀剂以去除铜箔。最后,产生一个“石墨烯/环氧树酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯片”结构。与传统的两步转移法相比(首先转移石墨烯薄膜至支承膜,然后转移至目标基板上),使用环氧树脂大大提高了转移效率。整套装置匠心独运,在真空钢管内使用一对卷线机和一对通电的电极辊,并且铜箔悬于两个轧辊与加热器之间。铜箔通电前(宽度:230mm,长度:大于100m,厚度:36μm,纯度:大于99.9%),该系统的所有轧辊相互绝缘并且所有电流流经该悬浮铜箔。合成过程中,压强维持在1000Pa,并持续供应甲烷(450mL/min)和氢气(50mL/min)。在高温状态下,低压化学气相沉积合成会抑制铜的升华作用。而另一个考虑则是在卷对卷式系统中,铜箔会以0.1m/min的速度绕组100min,这对于化学气相沉积的整个过程而言是有利的。该过程会耗时多于16h。最初,约50%的石墨烯片会在玻璃转化温度(Tg,约950℃)下生长,其次在J1/4 83A/mm2的情况下进行生长。温度用铜箔的可见光发射来估计。(www.daowen.com)
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。