如何从铜中转移石墨烯？探索关键技术和最佳实践

从铜上转移石墨烯涉及多种技术，每种技术都有自己的优势和挑战。该过程可大致分为一次性转移和二次转移方法，以及溶解基底转移和分离基底转移方法。一次性转移是将石墨烯直接粘在目标基底上，而二次转移则使用载体薄膜来促进转移。溶解基底转移依靠化学蚀刻剂溶解铜，而分离基底转移则采用机械或电化学方法将石墨烯与铜分离。每种方法都有特定的应用和注意事项，因此选择何种技术对获得高质量的石墨烯层至关重要。

要点说明：

一次性转账与两次转账:
- 一次性转账:这种方法是直接将石墨烯从铜生长基底转移到目标基底。这种方法更简单、更快速，但由于在转移过程中可能会损坏石墨烯，因此石墨烯的质量可能较低。
- 两次转移:这种方法使用载体薄膜（通常由 PMMA 等聚合物制成）将石墨烯从铜基底转移到目标基底。载体薄膜提供了额外的支撑，降低了损坏的风险，并提高了转移石墨烯的质量。
溶解基底转移:
- 这种方法包括使用化学蚀刻剂（如氯化铁 (FeCl₃) 或过硫酸铵 ((NH₄)₂S₂O₈)）溶解铜基板。然后将石墨烯层浮在蚀刻液上，并转移到目标基底上。
- 优点:适用于大面积转移，可生产高质量石墨烯。
- 挑战:使用刺激性化学品会引入杂质或损坏石墨烯层。
分离式基底转移:
- 这种方法可在不溶解铜的情况下，通过机械或电化学方式将石墨烯从铜基底分离出来。
- 机械分离:使用胶带或其他机械方法将石墨烯从铜上剥离。由于难以实现均匀转移，这种方法并不常见。
- 电化学分离:利用电化学过程在石墨烯-铜界面上产生氢气气泡，使石墨烯层脱离铜。这种方法可以生产出高质量的石墨烯，且污染最小。
选择转移方法的注意事项:
- 石墨烯的质量:两次转移和电化学分离通常可获得更高质量的石墨烯。
- 可扩展性:溶解基质转移更适合大规模应用。
- 环境和安全问题:在溶解基底转移过程中使用化学蚀刻剂时需要小心处理和处置。
转移后的清洁:
- 无论采用哪种转印方法，都必须进行转印后清洗，以去除载体薄膜或蚀刻剂上的任何残留物。常见的清洁方法包括用去离子水冲洗和在受控环境中退火。

了解了这些要点，就可以根据应用的具体要求，在平衡石墨烯质量、可扩展性和安全性等因素的基础上，选择最合适的石墨烯转移方法。

汇总表：

转移方法	说明	优势	挑战
一次性转移	直接将石墨烯转移到目标基底上。	工艺更简单、更快速。	传输过程中存在石墨烯损坏的风险。
两次转移	使用载体薄膜（如 PMMA）转移石墨烯。	降低损坏风险，提高石墨烯质量。	更复杂、更耗时。
溶解基质	使用化学蚀刻剂（如 FeCl₃、(NH₄)₂S₂O₈）溶解铜。	适用于大面积转移、高质量石墨烯。	刺激性化学品可能会引入杂质或损坏石墨烯。
分离基底	以机械或电化学方式分离石墨烯，无需溶解铜。	污染最小，石墨烯质量高（电化学方法）。	机械分离的均匀性较差；电化学法需要专业知识。