Der Transfer von Graphen aus Kupfer ist ein entscheidender Schritt für viele Forschungs- und Industrieanwendungen.
Für diesen Transfer gibt es mehrere Methoden, die jeweils ihre eigenen Vorteile und Verfahren haben.
4 wesentliche Methoden erklärt
1. Chemisches Ätzen
Bei einer Methode wird eine stützende Polymerschicht, wie z. B. Polymethylmethacrylat (PMMA), auf das Graphen aufgebracht.
Das PMMA-beschichtete Graphen wird dann bei einer bestimmten Temperatur gebacken, um das Lösungsmittel zu verdampfen.
Anschließend wird das Kupfersubstrat mit einem Ätzmittel aus Kupfer (oder einem anderen katalytischen Metall) entfernt, so dass die Graphen/PMMA-Schicht zurückbleibt.
Der Film wird dann mit deionisiertem Wasser gereinigt und auf das gewünschte Substrat übertragen.
Schließlich wird das PMMA mit Aceton entfernt, nachdem der Wasserdampf verdunstet ist, so dass nur der Graphenfilm auf dem Zielsubstrat zurückbleibt.
2. Elektrochemische Delaminierung
Eine weitere Methode besteht darin, die Graphenschicht elektrochemisch vom Kupfersubstrat abzulösen.
Dies kann durch Einlagerung einer Kupferoxidschicht zwischen dem Graphen und dem Kupfersubstrat während der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) geschehen.
Die Kupferoxidschicht wirkt als schwache Barriere, die den hydrostatischen Druck zwischen dem Graphen und dem Kupfersubstrat verringert und so ein leichteres Entfernen der Graphenschicht ermöglicht.
3. Aufgelöster Substrattransfer
Bei dieser Transfermethode wird das Substrat mit einem Ätzmittel aufgelöst, um die Graphenschicht abzulösen.
Dazu wird ein katalytisches Metallsubstrat, z. B. Kupfer, verwendet und mit einem geeigneten Ätzmittel aufgelöst, wobei die Graphenschicht zurückbleibt.
Die Methode der aufgelösten Substratübertragung ist kostengünstig, da das Substrat wiederverwendet werden kann.
4. Getrennte Übertragung von Substraten
Bei dieser Transfermethode wird die Graphenschicht mechanisch oder elektrochemisch vom Substrat getrennt.
Dies kann durch Aufbringen eines Trägerfilms auf das Graphen und anschließendes mechanisches Abziehen vom Substrat geschehen.
Alternativ können auch elektrochemische Verfahren zur Trennung der Graphenschicht vom Substrat eingesetzt werden.
Der getrennte Substrattransfer ist auch kostengünstig, da das Substrat wiederverwendet werden kann.
Zusätzlich zu diesen Methoden erforschen und entwickeln Wissenschaftler ständig neue Techniken, um den Transferprozess zu verbessern und Graphen von höherer Qualität zu erzeugen.
So kann beispielsweise die Behandlung des Kupfersubstrats vor dem Graphenwachstumsprozess dazu beitragen, die katalytische Aktivität zu verringern und die Oberflächenmorphologie zu verbessern, so dass Graphenflocken mit weniger Unvollkommenheiten entstehen.
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