石墨烯作为一种单原子层材料，具有高强度、高热导率和高导电率等特性，一直是二维材料器件应用的研究热点。目前，化学气相沉积法（CVD）是制备大尺寸石墨烯的唯一方法，但是，由于生长基底与应用基底的不同，石墨烯的转移步骤必不可少。因此，如何进行大面积、高质量的转移是目前石墨烯通往工业化应用的瓶颈之一。

浙江大学赵沛副教授课题组提出了一种便捷的转移方法，使用市售的3M Nexcare液体绷带替代传统的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚合物作为保护层进行转移。与传统的PMMA转移方法相比，该方法转移的石墨烯不仅具有更高的清洁度和晶格完整度，较少的缺陷密度和杂质残留，还能够实现大面积转移和粗糙表面上的保形接触（conformal contact），为石墨烯在不同基底上的科学研究和工业应用提供了有力的保证。相关工作以“Facile Graphene Transfer Using Commercially Available Liquid Bandage”为题，发表于《ACS Applied Nano Materials》期刊上。

1. 转移方法和表征

对于铜箔上的石墨烯，液体绷带可以通过旋涂、喷涂、蘸涂和辊涂的技术在石墨烯表面形成聚合物保护层。光学显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜和透射电子显微镜的表征结果显示，通过液体绷带转移得到的石墨烯从微观尺度到纳观尺度均具有相同的高质量结构。此外，液体绷带的市场价格不到常用PMAM的1/10,，大大降低了转移石墨烯的成本。

图1.液体绷带辅助的转移流程和石墨烯表征。（a）使用旋涂、喷涂、蘸涂和辊涂技术制备聚合物保护层的示意图；(b-e) 液体绷带获得的石墨烯的表征图像。

2. 大面积的便捷转移

由于液体绷带的粘度适中且直接购买的包装瓶上附带喷头，因此可以通过直接对铜箔上的石墨烯进行喷涂的方式来实现大尺寸转移。对大尺寸转移石墨烯上八个不同的区域的拉曼光谱分析结果表明，这八个区域散点的散落区域相似，转移的石墨烯整体质量均匀，且具有高质量、低掺杂的特点。

图2. 使用喷涂技术转移的大尺寸石墨烯。（a）通过CVD法在铜箔上制备的大尺寸石墨烯（19×5 cm²）；(b) 拉曼光谱表征获得的八个选区的散点分布图。

3. 粗糙表面的转移

重要的是，与传统的PMMA相比，由于液体绷带形成的保护层具有较小的弹性模量，通过分别选用人的手指指纹和具有100 μm深度沟槽的铜兽（貔貅）铃铛作为目标基底，并同时使用PMMA作为对照试验，很好地验证了在液体绷带辅助下石墨烯转移到粗糙表面并实现保形接触的可行性，同时也通过有限元对其机理进行了合理的解释。

图3. 液体绷带辅助下石墨烯转移至粗糙表面上。（a）PMMA/石墨烯和液体绷带/石墨烯结构在转移过程中漂浮在蚀刻剂表面的边缘效应差异性；（b）石墨烯附着在PMMA或液体绷带上并漂浮在水面上时石墨烯变形的有限元分析；（c）石墨烯分别通过PMMA或液体绷带转移到粗糙表面时产生缺陷的示意图；（d）转移到指尖上的PMMA/石墨烯和液体绷带/石墨烯结构的形态图；（e）转移到铜兽铃铛上的石墨烯的光学显微镜和拉曼扫描图像。

作者简介

论文：

Yang Zhang, Qiancheng Ren, Xuewei Zhang, Zhengyang Chen, Haoran Zheng, Jinglan Liu, Yanhan Jin, Cheng-Te Lin, Yi Zhao, and Pei Zhao，Facile Graphene Transfer Using Commercially Available Liquid Bandage，ACS Applied Nano Materials Article ASAP

相关链接

https://doi.org/10.1021/acsanm.1c01249