石墨烯转移综述
石墨烯综述
1、石墨烯的介绍1.1石墨烯的发现回顾石墨烯的发展史，从理论上对其特性的预言到实验上的成功制备经历了近60年的时间，它的发展史是一部符合科学发展规律的发展史。
早在1947年菲利普·华莱士(Philip Wallace)就开始研究石墨烯的电子结构,麦克鲁(J．W．McClure)在1956年推导出了相应的波函数方程[1]。
但那个时期由于受到早期朗道(L．D．Landau)和佩尔斯(R．E．Peierls)[2]提出的准二维晶体材料由于其自身的热力学不稳定性，在常温常压下会迅速分解的理论的影响，石墨烯的研究只是停留在理论上。
后来实验物理学家们虽经过几次实验上的探索，但很遗憾他们离石墨烯的发现仅一步之遥。
直到2004年安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫[3]以石墨为原料,通过微机械力剥离法得到一系列叫作二维原子晶体的新材料——“石墨烯(graphene ) ”。
石墨烯的发现打破了禁锢人们几十年的理论——热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下自由存在，震撼了整个物理界。
他们因此也获得2008年诺贝尔物理学奖的提名。
1.2 石墨烯的结构石墨烯是指紧密排列成二维蜂巢状晶体点阵的单层碳原子，又名“单层石墨片”。
一般认为1-10层是二维石墨烯。
在单层石墨烯中，每个碳原子通过sp2杂化与邻近的三个碳原子形成十分牢固的σ键，构成稳定的六边形。
每个碳原子贡献剩余一个p z轨道电子形成垂直于晶面方向的大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导电性能[4]。
石墨烯还是构筑其他维度碳材料的基本单元。
它可以团聚成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管，堆叠成三维的石墨[5]。
1.3 石墨烯的性能1.3.1 石墨烯的物理性能石墨烯具有优异的力学性能。
它是已知材料中强度和硬度最高的晶体材料。
其断裂强度（强度极限）为42N/m2,抗拉强度和弹性模量分别为130Gpa和1.0TPa[6]如果将普通钢换算成和石墨烯一样的厚度，其二维强度极限为0.084~0.40 N/m2。
石墨烯的转移方法
石墨烯的转移方法
石墨烯是一种单层的碳材料，其转移方法是将它从原来的基底上剥离，并转移到目标基底上。
以下是常见的石墨烯转移方法：
1. 机械剥离法：利用胶带或刮刀等工具，将石墨烯从原基底上剥离。
这种方法简单易行，但适用于较小面积的石墨烯。
2. 化学剥离法：在石墨烯与基底之间增加化学剂，如溶剂或去离子水，使石墨烯与基底相互作用减弱，从而使石墨烯较容易剥离。
这种方法适用于较大面积的石墨烯。
3. 传递法：在特定的基底上生长石墨烯，然后将生长的石墨烯和目标基底通过机械剥离或化学剥离的方式分离，并将石墨烯转移到目标基底上。
这种方法通常适用于大面积的石墨烯。
4. 悬浮法：将剥离的石墨烯悬浮在溶液中，并通过将溶液转移到目标基底上来转移石墨烯。
这种方法适用于大规模制备石墨烯。
以上是一些常见的石墨烯转移方法，具体选择哪种方法取决于石墨烯的尺寸、形态和转移的目标等因素。
石墨烯的研究与应用综述、产业现状
石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是最薄的二维材料，单层的厚度仅0.335nm。
石墨烯可塑性极大，是构建其他维数碳材料的基本单元，可以包裹成零维的富勒烯结构，卷曲成一维的碳纳米管，以及堆垛成三维的石墨等。
石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体，二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯具有一些奇特的物理特性：导电性极强：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度能够达到光速的1/300，是世界上电阻率最小的材料。
良好的导热性：石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石，单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度，远高于金属中导热系数高的银、铜等。
极好的透光性：石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，并使所有光谱的光均匀地通过。
超高强度：石墨烯被证明是当代最牢固的材料，硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又拥有很好的韧性，可以弯曲。
超大比表面积：石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积)，这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。
石墨烯特殊的结构形态，具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时具有很强的韧性、导电性和导热性，这些极端特性使其拥有巨大发展空间，应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。
机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法；化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。
微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，可获得高品质石墨烯，且成本低，但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制，不适合量产；取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，石墨烯性能令人满意，但往往厚度不均匀；加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯，是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法，但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
第一性原理计算石墨烯综述
第一性原理计算石墨烯综述第一性原理计算综述引言理论计算模拟是除了实验方法外的另一种更好的探究和理解微观物质的内在机理和运动规律手段，对实验的相关结果也起重要的参考和补充作用。
对于纳米尺度上的理论研究，基于密度泛函理论的第一性原理计算是最为常见的方法之一。
第一性原理计算方法中不使用经验参数，只使用光速，电子质量，质子和中子的质量等少数物理参数，通过自洽迭代方法求解薛定谔方程来预测纳米材料的有关结构和特性。
第一性原理方法可以从电子轨道层面准确地模拟和预测材料特性。
同时，结合基于密度泛函理论的分子动力学模拟方法，基本上可以准确地判断和预测材料的结构特性。
这一过程只需要一个基于若干计算机的工作机群内，对大投资的传统实验开发是一个巨大的冲击。
虽然目前第一性原理计算方法的结果与完全精确地物性模拟还有一段距离，但是通过各种理论的修正，可以在一定程度上减小计算误差，提高预测的准确性，这也是目前第一性原理计算所采用的主要处理手段。
可以想象，随着第一性原理计算体系的逐渐完善，它必将作为一个不可缺少的科研工具，在纳米器件的工作平台上作为交互前端出现，承担大部分的设计与预测工作。
理论基础第一性原理计算资源TD-DFT应用实例Hubbard模型和VASP应用实例Hubbard模型是考虑固体中电子短程库仑排斥力的一种非常简化的模型。
这个简化的模型考虑了固体中运动电子量子机理，和电子间的非线性排斥作用。
Hubbard模型在物理的理论研究方面还是一个非常重要的模型。
尽管模型中物理表示非常简化，但却能反映出各种有趣的现象，如金属．绝缘体的相互转变，反铁磁体系，铁磁体系，流体和超导体。
本文中我们利用在紧束缚近似下的Hubbard 模型验证了第一性原理的结果。
计算所采用的软件是VASP，，它使用赝势和平面波基组来进行从头算量子力学分子动力学计算。
离子和电子的相互作用用投影缀加波(PAW)方法来描述。
电子的交换关联采用GGA-PW91泛函。
石墨烯的制备转移及应用研究进展
石墨烯的制备转移及应用研究进展
巨浩波;吕生华;马宇娟;邱超超
【期刊名称】《皮革与化工》
【年(卷),期】2013(000)003
【摘要】本文综述了石墨烯在制备、转移及石墨烯材料在导电储能、高分子化学、光学应用、催化载体、抗菌素以及防腐环保领域的研究进展，并对石墨烯材料未来的研究、应用方向进行了展望。
【总页数】6页(P19-23,28)
【作者】巨浩波;吕生华;马宇娟;邱超超
【作者单位】陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021;陕西科技大学资
源与环境学院，陕西西安710021;陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021;陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021
【正文语种】中文
【中图分类】TQ127.1+1
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石墨烯转移技术
• Layer by layer stacking
Transparent substrate
• • • • • PET PI PS Glass …
Work function engineering
• • • • • MoO3 增大石墨烯功函数，可以增大1.2 eV. Au, Ag, Cu AuCl3 HNO3 130 meV Others
同时实现对石墨烯的掺杂， 得到薄膜方阻约1~3 Kohm/sq
Lock, E. H.; Baraket, M.; Laskoski, M.; Mulvaney, S. P.; Lee, W. K.; Sheehan, P. E.; Hines, D. R.; Robinson, J. T.; Tosado, J.; Fuhrer, M. S.; Hernandez, S. C.; Waltont, S. G.,. Nano letters 2012, 12 (1), 102-107.
Lin, Y. C.; Jin, C.; Lee, J. C.; Jen, S. F.; Suenaga, K.; Chiu, P. W., Clean transfer of graphene for isolation and suspension. ACS nano 2011, 5 (3), 2362-2368.
Process flow of clean graphene transfer from metal to silicon substrate using polycarbonate film as support (steps A-E) and subsequent lithographic patterning for free-standing graphene on Au patterns (step F-P).
石墨烯的制备及转移简介
石墨烯的制备及转移简介石墨烯的制备方法可分为固相法、液相法和气相法(图1)。
图1石墨烯的制备(a—c)固相法：(a)机械剥离法；(b)SiC上外延生长；(c)等离子体刻蚀打开CNTs获得石墨烯纳米条带；(d—f)溶液法：(d)液相剥离获得氧化石墨烯片；(e)通过热AFM针尖和激光还原GO；(f)单体组装获得不同形貌的GNRs；(g)CVD装置示意图；(h)CVD生长机制：甲烷裂解产生碳；Ni基底溶解和析出碳(左)，铜基底吸附碳(右)；石墨烯的后续生长1、固相法固相法包括机械剥离法和SiC外延法。
胶带机械剥离高定向热解石墨(图1(a))可以获得高质量石墨烯，该方法效率低且成本高。
在单晶SiC上通过真空石墨化外延生长可获得石墨烯(图1(b))。
所获得的外延石墨烯质量高、层数可控，可制备大尺寸的石墨烯，但由于高反应温度和SiC材料的高成本，SiC外延生长石墨烯成本很高，并且无论从产物质量上还是晶粒尺寸上都略逊于机械剥离法获得的石墨烯。
2、液相法氧化还原法是一种常见的液相法制备石墨烯材料的方法，该方法成本低、产量高，但产物有缺陷。
石墨烯衍生材料如氧化石墨烯(graphene oxide，GO)常用液相法制备。
液相法制备的GO溶液在水中可完全分散从而获得几乎独立存在的GO层片的悬浮液(图1(d))。
GO溶液可在多种表面上沉积成膜，还原可得到还原氧化石墨烯(rGO)薄膜。
除使用还原剂外，GO在惰性气体中加热、催化剂辅助光照或高温作用、电还原等也可以还原。
原子力显微镜(AFM)的热针尖、激光束和脉冲微波可以实现精细的局部GO还原(图1(e))。
通过加热AFM探针进行热化学纳米光刻可以获得纳米尺度图样化的rGO，不会造成探针的磨损和样品的破损。
rGO图样的宽度可控制在12—20μm。
激光辐照还原也可以实现rGO图样化。
热探针还原和激光还原GO具有可靠、清洁、快速、易操作的优点。
3、气相法石墨烯应用于电子器件的先决条件是获得高质量、大面积的石墨烯，无论液相法还是机械剥离法都很难获得。
石墨烯前沿应用研究发展综述
石墨烯前沿应用研究发展综述石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，是人类目前已知的强度最高的物质。
自2004年由英国曼彻斯特大学2位科学家（Andre Geim 和Konstantin Novoselov）首次制备出后，石墨烯引起了科学界的广泛关注，被认为是一种影响未来的革命性的材料。
石墨烯在各个领域中的应用都是涉及到它的导电性能和机械性能。
石墨烯应用广泛，在应用中可以和其他物质组合，以实现更好的性能。
本文从新能源电池、生物医学领域、海水淡化、光崔化等角度介绍石墨烯的研究进展情况。
1新能源电池1.1导电添加剂及电极复合材料石墨烯材料具有良好的导电性，易加工成薄膜，将石墨烯作为导电添加剂加入到锂离子电池正极中，能够大幅度提升电池导电率，进而提高电化学性能。
作为负极材料可提供给锂离子可逆的存储空间，提高容量和快速充放电。
例如，在二氧化锡（一种锂离子电池负极材料）的表面包覆石墨烯材料，可以有效缓解电池充放电过程中产生的体积膨胀问题，提高容量和循环的稳定性。
硅纳米材料与石墨烯材料的复合材料比一般的导电剂性能更好，减少了多次循环的损耗，降低了成本，其循环可逆比容量大幅提升。
日本电器公司Cheng Qian团队研制出呈蜂窝状的多孔石墨烯海绵，将其用作锂离子正负电极的导电添加剂时能够有效提高电池电极的电子传导率，降低活性物质的电荷转移电阻，提升电池倍率性能和循环。
石墨烯材料是导电添加剂材料的重要研究方向。
将石墨烯导电剂和具有更高导电性的碳材料组成复合导电剂，能够使导电剂更充分地接触活性物质，可从不同维度上构建协同导电网络，更好地改善正极性能。
山东大学Jiang Rongyan等人在二氧化锰（MnO2）基电极材料中加入质量分数5%和10%的炭黑与石墨烯后，显著提升了电极材料的性能。
清华大学研究团队利用质量分数1% Super-P(SP) 和质量分数为0.2% 的石墨烯纳米片（GN）作为二元导电剂，在LiCoO2（钴酸锂）电极中构建有效的导电网络，提升电池倍率性能和循环，优于市场上含有3%SP的电池，进一步论证了GN添加剂用于高性能锂离子锂电池的商业潜力。
石墨烯研究史(含CVD气相沉积转移)
1.1 石墨烯的研究历史1.引言碳元素在自然界中占有重要且独特的地位，在恒星中，三个α粒子的融合导致了碳元素的形成，而这种形成过程又在宇宙中重元素的形成过程中占有重要地位。
碳原子相互连接形成网络构型的能力为有机化学的基础，同样也是生命得以形成的本源。
碳原子本身甚至在大多数情况下都存在复杂的行为，形成各种独特的结构。
如人们早已知晓的石墨与金刚石结构，又如最近才发现的富勒烯和碳纳米管结构。
1985 年富勒烯被发现（1996 年其发现者获诺贝尔奖）以来，纳米结构碳材料在过去的 25 年中一直处于研究的中心位置。
尽管如此众多的结构先后被发现，但碳元素的二维结构在很长一段时间内令人惊奇的没有被发现。
直到2004年，Adre Geim和Novselov宣布了极其简便的制备石墨烯的方法，以及对其物性测量的结果，产生了深远的影响。
2010年，由于石墨烯的发现，Geim和Novselov 被授予诺贝尔物理奖。
石墨烯的早期研究石墨烯作为一个概念由来已久，至少可以追溯到1947年Wallace撰写的那篇开创性的影响深远的文章。
文中 Wallace推导出了石墨烯的布里渊区中K点附近电子结构的E(k)色散关系。
然而，早期学界对碳纳米结构的研究兴趣少之又少。
这点可以由1960年ISI对碳纳米结构每年的发表文章的数量体现出来。
同时，通过计入一定的时间延迟，图中也显示出每种新的碳纳米结构的出现，对文献数量的影响。
单层石墨烯及多层石墨烯实际上在1962年就已经被Boehm制备出来，直到1970年代，才因为在石墨中插入制备化合物的工作为人所知。
他制备石墨烯的方法基于还原氧化石墨烯的基本思想，并广泛地被后人所采用。
Boehm在对石墨烯的早期表征中，采用了X射线衍射的方法，并尝试在特定区域测量其厚度。
虽然1962年得表征手段不如现代技术那么先进，Boehm的工作因为其清晰独到的简介而格外引人注目。
制备单层及多层石墨烯的方法，之后发展了起来，有些方法基于从大块的石墨上剥离出小块来。
石墨烯综述
石墨烯(Graphene)作为一种平面无机纳米材料，在物理、化学、科技、数码方面的发展都是极具前景的。
它的出现为科学界带来极大的奉献，机械强度高，导热和导电功能极具优势，原材料来源即石墨也相当丰富，是制造聚合复合物的最正确无机纳米技术。
由于石墨烯的运用很广泛，导致在工业界的发展存在很严重的一个问题就是其制作过程规模浩大，所以应该将其合理地分散到相应的聚合物内部，到达均匀分布的效果，同时平衡聚合物之间的作用力。
石墨烯的内部结构是以碳原子以sp2 杂化而成的，是一种单原子结构的平面晶体，其以碳原子为核心的蜂窝状结构。
一个碳原子相应的只与非σ键以外的三个碳原子按照相应的顺序连接，而其他的π则相应的与其他的的碳原子的π电子有机地组成构成离域大π键，在这个离域范围内，电子的移动不受限制，因为此特性使得石墨烯导电性能优异。
另一方面，这样的蜂窝状结构也是其他碳材料的基础构成元素。
如图1-1 所示，单原子层的最外层石墨烯覆盖组成零维的富勒烯，任何形状的石墨烯均可以变化形成壁垒状的管状[1]。
因为在力学规律上，受限于二维晶体的波动性，所以任何状态的石墨烯都不是平整存在的，而是稍有褶皱，不管是沉积在最底层的还是不收区域限制的。
，如图1-2 所示，蒙特卡洛模拟〔KMC〕做出了相应的验证[3]。
上面所提的褶皱范围在横向和纵向上都存在差异，这种微观褶皱的存在会在一定程度上引起静电，所以单层的会很容易聚集起来。
同时，褶皱的程度也会相应的影响其光电性能[3-6]图1-1. 石墨烯:其他石墨结构碳材料的基本构造单元，可包裹形成零维富勒烯，卷曲形成一维碳纳米管，也可堆叠形成三维的石墨[7]。
Figure 1-1. Graphene: the building material for other graphitic carbon materials. It can be wrapped up into 0D buckyballs, rolled into 1D nanotubes or stacked into 3D graphite[7].图1-2. 单层石墨烯的典型构象[1]。
石墨烯综述
石墨烯综述概要：自2004年石墨烯横空出世，便引起全世界科学家的关注。
随着研究的一步步深入，石墨烯的各项有点更是引起世界的惊叹。
第一次成功制备出石墨烯的两位科学家安德烈·K·海姆和康斯坦丁·沃肖洛夫也在2010年夺得诺贝尔物理学奖。
本文从石墨烯的发现，结构，特性，制备及应用几个方面出发，对石墨烯做了一次比较简单，全面的综述。
关键字：石墨烯，发现，结构，特性，制备，应用一，发现及研究进展斯哥尔摩2010年10月5日电瑞典皇家科学院5日宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·K·海姆和康斯坦丁·沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim)等利用胶带法制备出了石墨烯。
一问世，就受到广泛关注，对石墨烯的研究也越来越深入，石墨烯独特的碳二维结构，优越的性能，广泛的应用前景更是吸引了全世界科学家的目光。
可以说自2004年石墨烯横空出世，便轰动了整个世界，引起了全世界的研究热潮。
如今已过去五年，对石墨烯的研究热度却依然不减。
在短短的五年时间内，仅在Nature 和Science 上发表的与石墨烯相关的科研论文就达40 余篇。
新闻发布会上，美联社记者问及石墨烯的应用前景，海姆回答，他无法作具体预测，但以塑料作比，推断石墨烯“有改变人们生活的潜力”。
二，石墨烯的结构石墨是三维（或立体）的层状结构，石墨晶体中层与层之间相隔340pm，距离较大，是以范德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体。
但是，由于同一平面层上的碳原子间结合很强，极难破坏，所以石墨的溶点也很高，化学性质也稳定，其中一层就是石墨烯。
石墨烯是由单层碳原子组成的六方蜂巢状二维结构，即石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构。
这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米，把20万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。
石墨烯的大面积生长以及转移
石墨烯的大面积生长以及转移摘要作为一种新型的材料，石墨烯收到了人们的高度关注，不仅因为石墨烯的六角晶格结构，还包括石墨烯的特殊性质。
在进行大量的实验研究，我们在一步步的解开石墨烯的神秘面纱。
石墨烯拥有非常好的发展前景，以及其潜在的应用价值，在工业技术中有很好的可替代性。
笔者根据石墨烯的一些发展历史，基本性质，以及石墨烯的制作，还有石墨烯的转移来进行阐述。
关键词石墨烯；拉曼反射；拉曼光谱；PDMS；PMMA1石墨烯的发展历史1.1碳在自然界中有一种元素拥有它独特的重要地位，世界上最硬的物质钻石，与世界上最软的固体石墨，都是有这种元素构成的，它就是碳。
碳元素的形成是由于在恒星中融合三个α粒子所导致的，在宇宙中重元素就是通过这个奇妙的过程形成的，也就奠定了它至今的重要地位。
有机化学的基础是碳原子之间互相接连构成网络构型的能力。
与此同时，也是我们生命形成的根源。
1.2 石墨烯石墨烯是当今所知的材料中最薄的，并且石墨烯非常的牢固坚硬。
石墨烯作为一种单质，它在室内的常温下传递电子比任何已知德尔导体速度都快。
石墨烯拥有非常特别的导电性能、透光性等。
这也是它能够在科学界引起广泛关注的主要原因。
石墨烯的发现将会激起现代电子科技的一场前所未有的革命历史。
2 石墨烯的基本特征我们都知道在碳原子的周围是有六个电子轨道的。
电子的转移是导致化学反应的根源。
原子轨道之间的夹角不同，也就形成了不同的网络结构。
石墨烯的结构就是一个六角晶格的形状。
这样的结构和石墨烯的碳原子的成键方式一起决定了石墨烯的特殊化学性质。
拥有电子性质的石墨烯，石墨烯是具有良好的导电性质的。
这样良好性质是因为石墨烯具有独特的二维晶体结构。
这种极为特殊的导电性质拥有非常好的发展价带顶与导带底的性质一同决定了石墨烯的电子性质。
这种电子性质最终是由电子态的附近的色散谱的性质来决定的。
仅对于石墨烯这种体系来讲，基于紧束缚近似这样的模型会是一个非常好的模型。
石墨烯还有一种非常特殊的运输性质，叫做反常量子霍尔效应。
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黄曼1，郭云龙2*，武斌2，刘云圻2,付朝阳1*，王帅1*1. 华中科技大学化学与化工学院，湖北武汉 4300742. 中国科学院化学研究所有机固体重点实验室，北京100190摘要目前化学气相沉积（CVD）法合成石墨烯得到了人们的广泛研究。
其中如何将生长的石墨烯材料转移到与各种器件匹配的基底上是十分重要的科学问题。
文章通过总结与分析目前CVD法石墨烯的几种主要转移技术，从方法、特点和结果等方面综述了转移技术的研究进展，并对转移技术的未来做出了展望。
关键词化学气相沉积法；石墨烯；转移Research Progress in transfer techniques of graphene by chemical vapor depositionHuang Man1, Guo Yunlong2*, Wu Bin2, Liu Yunqi2, Fu Chaoyang1*, Wang Shuai1* 1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Scienceand Technology, Wuhan 430074, China2.Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Key Laboratory of OrganicSolids, Institute of Chemistry Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, ChinaAbstract The growth of graphene by chemical vapour deposition (CVD) is being widely studied. The transfer of CVD-grown graphene onto a substrate for making devices is a very important area of research. In this paper, six main transfer techniques of CVD-grown graphene are analyzed. Also, the recent advances in the methods, characteristics and results of the transfer techniques of CVD-grown graphene are discussed. Finally, the future of transfer techniques is briefly introduced.Keywords：Chemical vapor deposition; Graphene; transfer_______________________________________作者：黄曼（1988-），女，硕士，从事石墨烯的制备、表征及性能研究；*通讯作者：付朝阳（1968-），男，副教授，博士，电话-704，（电子信箱）；王帅（1974-），男，教授，博士，（手机），（电子信箱），国家自然科学基金项目（），跨世纪优秀人才和国家青年千人项目资助；郭云龙（1982-），男，助研，博士，（手机），（电子信箱）.引言自2004年英国曼彻斯特大学物理学教授Geim等发现石墨烯(graphene)1，便掀起了世界各国科学家研究石墨烯的热潮。
石墨烯是由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体，同时也是构建不同维度结构碳材料的基本结构单元，它可以卷曲成零维富勒烯、一维碳纳米管和三维石墨2。
石墨烯作为一种有独特电子性能的理想二维材料，引起了研究者们对于探索凝聚态物理学中基本问题如量子霍尔效应以及开发各种应用如透明电极等的广泛兴趣1-6。
此外，石墨烯在晶体管、超级电容器和传感器等方面广泛的应用6-9，也得到了产业界的广泛关注。
石墨烯俨然已经成为材料科学、凝聚态物理学及高科技产品生产领域中一颗冉冉升起的“明星”2。
可控制备高质量、大面积单层、单晶石墨烯是石墨烯合成的趋势。
目前，石墨烯的主要制备方法有：机械剥离法1、化学剥离法10，11、SiC外延生长法12-14、化学气相沉积（CVD）法等。
其中，CVD法7，15-17是目前获得大面积高质量、层数可控的石墨烯的主要方法。
由于Cu极低的溶碳率15，以Cu为基体的石墨烯CVD 法已经发展成迄今为止最具前景的大面积单层石墨烯合成法18-23。
另外，近年来，科学家们也对无需转移的CVD法合成的石墨烯做了相关研究24,25，它的突出优点是去除了传统转移石墨烯技术的繁琐和影响，可以直接用于后续制备器件；不过这些达到无需转移要求的CVD法制备石墨烯技术也有它的不足之处，比如生长条件苛刻以及制备出的石墨烯质量不高等。
中国科学院化学研究所在CVD法制备石墨烯方面做了大量研究，近两年来也在石墨烯的合成上取得了一定突破。
Wu和Geng等21常压下在Cu箔表面可控地合成了大面积“等六角形”石墨烯，对进一步研究石墨烯的边缘/形貌机制等都有着重要的理论和实际意义；接着，他们又在“液态铜”上CVD法成功制备出了均一的六角石墨烯片和薄膜22，实验发现以“液态铜”为基体更能有效控制生长过程中的成核机制，得到均一、单层、自对齐、大面积、单一区域的六角石墨烯绝缘基底上用CVD法直接合成了大面积多晶石墨烯，片。
另外，Chen等23在SiO2此方法易与现代半导体加工技术相集成。
总之，基于金属催化剂为基体的CVD生长石墨烯是非常有前景的合成方法，然而，制备出高质量的石墨烯只是石墨烯合成上的发展与进步，要使石墨烯真正在应用领域有所突破，石墨烯的转移技术是不可或缺的工艺手段。
因为在将石墨烯应用于器件时，需要将其转移至与器件相匹配的目标基底上，由此得到的石墨烯的优劣必将影响器件的最终性能，这也就充分说明了石墨烯的发展前景与其转移技术的发展是密不可分的。
但是，目前石墨烯的转移技术的发展还不尽如人意，这就在一定程度上限制了石墨烯的应用与发展。
本文将分析近年来发表的关于CVD法合成石墨烯转移技术的文章，通过学习与研究科学家们的成果，按转移原理分类予以阐述，并通过对比总结出每种转移技术的优缺点，为石墨烯转移技术的研究提供理论与实践指导，并展望了改进已有转移技术及探索新技术的重要性与迫切性。
1 CVD法石墨烯主要转移技术“基体刻蚀”法Reina等26运用“基体刻蚀”法6-8,15,20,26-31首次实现了CVD法合成石墨烯的转移。
他们以Si片表面蒸镀Ni为基体生长少数层石墨烯（FLG），首先旋涂上聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）后，用稀盐酸（~3%）刻蚀掉Ni，然后转移至目标基底上，最后用丙酮除去PMMA。
但是这样得到的石墨烯容易破裂，原因可能是由于平整度的不同导致石墨烯与基底不能够完全接触。
Li等6在此基础上提出了一种改进方法，他们在用丙酮除去PMMA之前，再次滴加少量原PMMA溶液使PMMA膜溶解，形成新的PMMA膜，在室温下放半小时后再用丙酮将其除去。
原有PMMA膜的部分或全部溶解，在此过程中使得石墨烯表面机械应力进一步优化，进而与基底接触更加完全，粘附力相对增强。
这样转移得到的石墨烯薄膜裂缝和裂纹的密度均降低，而且具有高电导性和高光透过率，可以很好的应用于透明导电电极。
然而，即使这样的技术改进PMMA依然很难除去，石墨烯的表面仍有一定的PMMA薄膜存在，后续制备的器件得到的性能也会受到影响。
为研究如何更好地除去残留的PMMA，Lin等32通过理论和实践分析证明，虽然离获得大面积干净石墨烯还有很长一段路要走，但是退火可以为去除石墨烯表面的聚合污染物（比如PMMA）提供一种简易的方法。
Lee等20也指出将转移至目标基底的graphene/PMMA经丙酮溶解后，再经500℃退火处理，得到的石墨烯表面要比只用丙酮溶解的石墨烯表面干净得多，如图1所示。
图1 退火前与退火后石墨烯表面AFM图近期，Park等9针对如何除去石墨烯表面残留的PMMA提出了以下四种途径，并对比得出了他们的优劣。
（1）浸入丙酮中24h；（2）先用丙酮蒸汽以除去大部分的PMMA，然后浸入丙酮24h，为使石墨烯破裂程度降到最低；（3）先用丙酮蒸汽处理，然后浸入丙酮溶液2min，最后退火3h；（4）直接退火3h。
图2 四种不同除去石墨烯表面PMMA方法得到的AFM图A、B、C、D分别对应（1）、（2）、（3）、（4）从图2可以看出，方法（3）得到的石墨烯的表面是四种里最干净的,这为石墨烯的转移提供了一种很好的途径。
表面残留物也可能来源于基体金属刻蚀过程，北京大学Liang等18之前研究了一种改进的“RCA干净”转移法，较好地控制了污染物的来源和裂痕的形成，实现了石墨烯的干净无裂痕转移。
总体来说，在各国研究者的不断努力下，目前CVD法石墨烯的“基体刻蚀”法转移得到了前所未有的改善，不过科学研究中创新是从来不会被遗忘的，他们在改善已有转移技术的同时，也在进行着新转移技术的开发。
“roll-to-roll”转移技术Juang等33首次报道经由“roll-to-roll”过程将厘米级大小的少数层石墨烯片（FLG）从Ni箔上转移至柔性目标基底-聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）上。
相比较刚性衬底来说，石墨烯在柔性的Ni箔基体上的转移用这种“热滚压”技术是比较实用的。
如图3，表面涂有乙烯-乙烯醋酸共聚物（EVA）的PET为目标基底；在温度为150℃时，用热滚筒将EVA/PET和FLG/Ni压在一起形成PET/EVA/FLG/Ni片，EVA层在PET和FLG之间起“粘胶”作用。
在“热滚压”过程过后，得到的片在室温下放入冷滚筒中，目的是为了可控地使Ni以恒定的滚压速率均一地与PET/EVA/FLG分离。
最重要的是，作者经过大量实验证明，FLG 在PET上的厚度是与滚压速率无关的，而是由FLG在Ni表面的厚度决定的。
换句话说，转移的石墨烯的厚度也许可以通过CVD过程沉积材料的厚度来控制。
图3“roll-to-roll”转移过程不久，韩国的Hong等8也使用此“roll-to-roll”转移法成功地将铜箔上CVD法合成的30英寸石墨烯转移到了目标基底上。
“电化学转移”技术近期，新加坡国立大学的Wang等19开创了一种“电化学剥离”转移技术，这种技术是指在将CVD法合成的石墨烯转移至目标基底的初期，使石墨烯薄膜与金属基体催化剂进行有效分离的一种方法，具体指在将PMMA旋涂在CVDgraphene/Cu上后，以PMMA/graphene/Cu为阴极，碳棒为阳极，的K2S2O8为电解质，搭建如图4所示的电解池装置图。