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GRAPHENE FILM AND METHOD FOR PRODUCING SAME commons meetings

Foreign code F110003207
File No. QP100233-PC
Posted date Jun 22, 2011
Country WIPO
International application number 2010JP064848
International publication number WO 2011/025045
Date of international filing Aug 31, 2010
Date of international publication Mar 3, 2011
Priority data
  • P2009-200982 (Aug 31, 2009) JP
  • P2010-045930 (Mar 2, 2010) JP
Title GRAPHENE FILM AND METHOD FOR PRODUCING SAME commons meetings
Abstract Disclosed is a novel method for producing a graphene film suitable for industrial use such as application to electronics, whereby a graphene film having a large area, high homogeneity and small domain boundary or a graphene film having well-aligned crystal orientations can be produced at a low cost. Also disclosed is a graphene film. The aforesaid method for producing a graphene film comprises using a substrate provided with an epitaxial metal film that is formed on the surface of a single-crystal substrate, and contacting a carbon material with the surface of the epitaxial metal film to thereby allow the growth of a graphene film. In the aforesaid graphene film which consists of a number of graphene domains, the area of each domain is 0.000001 .mu.m2 to 100000 mm2 and the orientations of 6-membered cycles in the domains are averagely aligned in a single direction all over the graphene film.
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】 グラフェン薄膜が多数のグラフェンドメインから構成され、各ドメインの面積が0.000001μm2~100000mm2であり、かつドメイン内の六員環の方位がグラフェン薄膜全体にわたって平均的に同一方向を向いていることを特徴とするグラフェン薄膜。

【請求項2】 六員環の方位の面内のずれが±5°以内に揃っているドメインが90%以上存在することを特徴とする請求項1に記載のグラフェン薄膜。

【請求項3】 六員環の方位の面内のずれが±10°以内に揃っているドメインが90%以上存在することを特徴とする請求項1に記載のグラフェン薄膜。

【請求項4】 多数のドメインからなるグラフェン薄膜の全体としての大きさが1mm2~50000mm2であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のグラフェン薄膜。

【請求項5】 層数が同一のグラフェンの割合が90%以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のグラフェン薄膜。

【請求項6】 単層のグラフェンの割合が90%以上であることを特徴とする請求項5に記載のグラフェン薄膜。

【請求項7】 単層グラフェンの割合が50%以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のグラフェン薄膜。

【請求項8】 二層グラフェンの割合が50%以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のグラフェン薄膜。

【請求項9】 三層グラフェンの割合が50%以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のグラフェン薄膜。

【請求項10】 請求項1から9のいずれかに記載のグラフェン薄膜が基板に転写されたものであり、大きさが10nm2~1m2であることを特徴とするグラフェン薄膜の複合体。

【請求項11】 金属膜と、この金属膜の表面に成長した請求項1から9のいずれかに記載のグラフェン薄膜とを有することを特徴とするグラフェン薄膜の複合体。

【請求項12】 単結晶基板と、この単結晶基板上に成膜したエピタキシャルな金属膜と、この金属膜の表面に成長した請求項1から9のいずれかに記載のグラフェン薄膜とを有することを特徴とするグラフェン薄膜の複合体。

【請求項13】 グラフェン薄膜を含む複合体のLEED(低速電子回折)像が、6個の等間隔に並んだ回折スポットを有することを特徴とする請求項11または12に記載のグラフェン薄膜の複合体。

【請求項14】 グラフェン薄膜を含む複合体のLEED像が、6個の等間隔に並んだ回折スポットと当該スポットを中心に強度が偏在するリング状の回折パターンを有することを特徴とする請求項11または12に記載のグラフェン薄膜の複合体。

【請求項15】 グラフェン薄膜を含む複合体のLEED像が、6個の等間隔に並んだ回折スポットと12個のスポットに偏在するリング状の回折パターンを有することを特徴とする請求項11または12に記載のグラフェン薄膜の複合体。

【請求項16】 エピタキシャルな金属膜の表面に形成されたピット内に成長して得られたものであることを特徴とするグラフェン薄膜。

【請求項17】 金属膜と、この金属膜の表面に形成されたピット内に成長した請求項16に記載のグラフェン薄膜とを有することを特徴とするグラフェン薄膜の複合体。

【請求項18】 単結晶基板と、この単結晶基板上に成膜したエピタキシャルな金属膜と、この金属膜の表面に形成されたピット内に成長した請求項16に記載のグラフェン薄膜とを有することを特徴とするグラフェン薄膜の複合体。

【請求項19】 三角形、四角形、六角形、八角形または円形の面積0.0001~1000000μm2の平面形状を有し、厚さが1~20層であることを特徴とするグラフェン薄膜。

【請求項20】 辺がジグザグ構造またはアームチェア構造を有する面積0.0001~1000000μm2の平面形状を有し、厚さが1~20層であることを特徴とするグラフェン薄膜。

【請求項21】 請求項16、19または20に記載のグラフェン薄膜が基板に転写されたものであることを特徴とするグラフェン薄膜の複合体。

【請求項22】 単結晶基板の表面にエピタキシャルな金属膜を成膜した基板を用いて、このエピタキシャルな金属膜の表面に炭素原料を接触させることによりグラフェン薄膜を成長させる工程を含むことを特徴とするグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項23】 炭素原料を接触させたエピタキシャルな金属膜の全面にグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22に記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項24】 炭素原料を接触させたエピタキシャルな金属膜の80%以上の領域にグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22に記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項25】 炭素原料を接触させたエピタキシャルな金属膜の50%以上の領域にグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22に記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項26】 層数が同一のグラフェンの割合が90%以上のグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22から25のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項27】 層数が同一のグラフェンの割合が70%以上のグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22から25のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項28】 層数が同一のグラフェンの割合が50%以上のグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22から25のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項29】 層数が同一のグラフェンは、単層、二層、および三層から選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項26から28のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項30】 グラフェン薄膜を構成するドメイン内の六員環の方位がグラフェン薄膜全体にわたって平均的に同一方向を向いているグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22から29のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項31】 グラフェン薄膜および金属膜を含む複合体のLEED(低速電子回折)像が、6個の等間隔に並んだ回折スポットを有することを特徴とする請求項30に記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項32】 グラフェン薄膜を形成した基板のLEED像が、6個の等間隔に並んだ回折スポットと当該スポットを中心に強度が偏在するリング状の回折パターンを有することを特徴とする請求項30に記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項33】 グラフェン薄膜を形成した基板のLEED像が、12個のスポットに偏在するリング状の回折パターンを有することを特徴とする請求項30に記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項34】 グラフェン薄膜のドメインサイズの平均が0.0001μm2以上であることを特徴とする請求項22から33のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項35】 単結晶基板がα-Al2O3、MgO、または水晶(SiO2)の単結晶基板であることを特徴とする請求項22から34のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項36】 エピタキシャルな金属膜がCo、Ni、Fe、Cu、Pt、Pd、Ru、Au、Ir、Ti、Al、Ag、Mg、Mn、Cr、およびSnから選ばれる少なくとも1種の膜であることを特徴とする請求項22から35のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項37】 エピタキシャルな金属膜に大気圧から減圧下の圧力下で気体状の炭素含有分子を供給して化学気相成長(CVD)によりグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22から35のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項38】 グラフェン薄膜の合成前に、グラフェン薄膜の合成時の温度よりも低い温度で基板の水素アニールを行うことを特徴とする請求項37に記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項39】 エピタキシャルな金属膜の表面に有機高分子膜を形成し、次いで有機高分子を真空中で熱分解することによりグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22から36のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項40】 エピタキシャルな金属膜の表面にグラフェン薄膜を成長させた後、酸処理または触媒金属の還元電位の差を利用した方法によりグラフェン薄膜を分離する工程をさらに含むことを特徴とする請求項22から39のいずれかに記載のグラフェン薄膜の製造方法。

【請求項41】 エピタキシャルな金属膜の表面に形成されたピット内に優先的にグラフェン薄膜を成長させることを特徴とする請求項22に記載のグラフェン薄膜の製造方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • KYUSHU UNIVERSITY
  • Inventor
  • AGO Hiroki
  • ITO Yoshito
  • TANAKA Izumi
  • MIZUNO Seigi
  • TSUJI Masaharu
IPC(International Patent Classification)
Specified countries AE(UTILITY MODEL),AG,AL(UTILITY MODEL),AM(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),AO(UTILITY MODEL),AT(UTILITY MODEL),AU,AZ(UTILITY MODEL),BA,BB,BG(UTILITY MODEL),BH(UTILITY MODEL),BR(UTILITY MODEL),BW,BY(UTILITY MODEL),BZ(UTILITY MODEL),CA,CH,CL(UTILITY MODEL),CN(UTILITY MODEL),CO(UTILITY MODEL),CR(UTILITY MODEL),CU(INVENTOR'S CERTIFICATE),CZ(UTILITY MODEL),DE(UTILITY MODEL),DK(UTILITY MODEL),DM,DO(UTILITY MODEL),DZ,EC(UTILITY MODEL),EE(UTILITY MODEL),EG(UTILITY MODEL),ES(UTILITY MODEL),FI(UTILITY MODEL),GB,GD,GE(UTILITY MODEL),GH(UTILITY CERTIFICATE),GM,GT(UTILITY MODEL),HN(UTILITY MODEL),HR(CONSENSUAL PATENT),HU(UTILITY MODEL),ID,IL,IN,IS,JP(UTILITY MODEL),KE(UTILITY MODEL),KG(UTILITY MODEL),KM,KN,KP(INVENTOR'S CERTIFICATE)(UTILITY MODEL),KR(UTILITY MODEL),KZ(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),LA,LC,LK,LR,LS(UTILITY MODEL),LT,LU,LY,MA,MD(UTILITY MODEL),ME,MG,MK,MN,MW,MX(UTILITY MODEL),MY(UTILITY-INNOVATION),MZ(UTILITY MODEL),NA,NG,NI(UTILITY MODEL),NO,NZ,OM(UTILITY MODEL),PE(UTILITY MODEL),PG,PH(UTILITY MODEL),PL(UTILITY MODEL),PT(UTILITY MODEL),RO,RS(PETTY PATENT),RU(UTILITY MODEL),SC,SD,SE,SG,SK(UTILITY MODEL),SL(UTILITY MODEL),SM,ST,SV(UTILITY MODEL),SY,TH(PETTY PATENT),TJ(UTILITY MODEL),TM(PROVISIONAL PATENT),TN,TR(UTILITY MODEL),TT(UTILITY CERTIFICATE),TZ,UA(UTILITY MODEL),UG(UTILITY CERTIFICATE),US,UZ(UTILITY MODEL),VC(UTILITY CERTIFICATE),VN(PATENT FOR UTILITY SOLUTION),ZA,ZM,ZW,EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF(UTILITY MODEL),BJ(UTILITY MODEL),CF(UTILITY MODEL),CG(UTILITY MODEL),CI(UTILITY MODEL),CM(UTILITY MODEL),GA(UTILITY MODEL),GN(UTILITY MODEL),GQ(UTILITY MODEL),GW(UTILITY MODEL),ML(UTILITY MODEL),MR(UTILITY MODEL),NE(UTILITY MODEL),SN(UTILITY MODEL),TD(UTILITY MODEL),TG(UTILITY MODEL)),AP(BW(UTILITY MODEL),GH(UTILITY MODEL),GM(UTILITY MODEL),KE(UTILITY MODEL),LR(UTILITY MODEL),LS(UTILITY MODEL),MW(UTILITY MODEL),MZ(UTILITY MODEL),NA(UTILITY MODEL),SD(UTILITY MODEL),SL(UTILITY MODEL),SZ(UTILITY MODEL),TZ(UTILITY MODEL),UG(UTILITY MODEL),ZM(UTILITY MODEL),ZW(UTILITY MODEL)),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM)
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