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索尼/产研成功合成大面积石墨烯薄膜

发布时间:2012-9-26 10:28:01   编辑:hxr  来源:技术在线
提要: 索尼在“第73届应用物理学会学术演讲会”(2012年9月11~14日)上宣布制作出了长约120m的石墨烯薄膜。薄膜宽230mm。这是目前全球最长的石墨烯薄膜。薄膜的制造速度约为10cm/分。

在与英国和韩国相比起步稍晚的石墨烯量产技术领域,日本的企业和研究机构在2012年9月几乎同时发布了领先世界的成果。这就是索尼和日本产业技术综合研究所。

索尼制作的转印石墨烯的PET薄膜辊子。

索尼在“第73届应用物理学会学术演讲会”(2012年9月11~14日)上宣布制作出了长约120m的石墨烯薄膜。薄膜宽230mm。这是目前全球最长的石墨烯薄膜。薄膜的制造速度约为10cm/分。参与开发的索尼尖端材料研究所有机分子电子研发小组的小林俊之表示,“目前辊子之间的长度为400m,可以制造相同长度的石墨烯薄膜”。作为目标用途之一,该公司提到了透明导电膜。

通过对基板直接加热实现

索尼通过对化学气相沉积(CVD)法加以自主改良取得了此次的成果,CVD法作为合成大面积石墨烯的方法而广为人知。

以往的CVD法存在的课题是,要想获得高品质石墨烯,需要约1000℃的高温。因此,很难兼顾卷对卷方式的大量生产。这是因为,如果温度过高,真空反应室内部就无法使用普通的金属材料,温度管理也变得困难。

索尼通过在基板上通电进行直接加热解决了这个课题(图1)。此时,温度接近1000℃的只有基板和作为催化剂使用的铜(Cu)箔,反应室整体基本没有加热,因此“可以利用已有的不锈钢反应室”(索尼的小林)。流经基板的电流目前为直流,不过“交流也没什么问题”(小林)。

图1:为铜箔通电进行直接加热

索尼开发的组合使用约1000℃的CVD和卷对卷方式的真空反应室。通过为支撑铜箔的两个辊子加载电压,使铜箔通电。压力为1000Pa(1个气压的约1/100),并不是高真空。(图由本刊根据索尼的资料制作)

据索尼介绍,该技术的重点在于真空反应室的压力设定和基板的温度控制。比如,此次的压力设定为1000Pa(约1/100气压)。“如果压力低于这个数值,铜箔就会开始升华,而高于该数值则又会增加石墨烯的缺陷”(小林)。

铜箔的温度最高设定为980℃,这是因为“铜的熔点为1080℃,实际上已经接近极限了”

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