单晶金属箔及其制造方法技术

技术编号:20595456 阅读:51 留言:0更新日期:2019-03-16 11:09
本发明专利技术涉及包括对与基底隔开设置的多晶金属箔进行热处理来制造单晶金属箔的步骤的单晶金属箔的制造方法和由此制造的单晶金属箔,通过在使向多晶金属箔施加的应力最小化的条件下进行热处理,从而可提供大面积的单晶金属箔。

Single Crystal Metal Foil and Its Manufacturing Method

The present invention relates to a method for manufacturing single crystal metal foil comprising a step of heat treatment of polycrystalline metal foil separated from the base to produce single crystal metal foil and a single crystal metal foil therefrom, which can provide a large area of single crystal metal foil by heat treatment under the condition of minimizing the stress applied to the polycrystalline metal foil.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶金属箔及其制造方法
本专利技术涉及单晶金属箔及其制造方法,更详细地,涉及在使向多晶金属箔施加的应力最小化的条件下进行热处理来制造大面积的单晶金属箔的方法和由此制造的单晶金属箔。
技术介绍
单晶金属是指整个样品由没有晶界(grainboundary)的单晶形成的物质,众所周知,其与多晶金属相比,呈现出特殊性质。在单晶铜的情况下,根据相关报道,由于在晶界中没有电子散射,因此,与多晶铜及银相比,呈现出更高的导电率,在单晶超合金(superalloy)的情况下,根据相关报道,由于没有晶界滑移(slip)现象,因此,呈现出优秀的抗蠕变(creep)特性。并且,因均匀的表面结晶方向,可用于一氧化碳氧化(COoxidation)、氧还原(O2reduction)等多种化学反应的催化剂。尤其,最近将单晶金属用作包含石墨烯的二维纳米材料生长的催化剂受到众多研究人员的瞩目。另一方面,石墨烯为具有优秀的电荷迁移率、光学透明度、机械强度及柔韧性、耐环境性等特性的二维纳米物质,其为可用于多功能性纳米复合材料、透明电极材料、下一代半导体材料等多种领域的材料。作为用于大面积制备上述石墨烯的方法,使用化学气相沉积法(chemicalvapordeposition,CVD)。通过化学气相沉积法制备石墨烯的方法为在高温条件下利用过渡金属催化剂层来从含碳前体合成石墨烯的方法。当通过化学气相沉积法制备石墨烯时,众所周知,石墨烯可呈现出过渡金属层的原子结构和磊晶(epitaxy)成长。主要使用商业可容易购买的多晶(poly-crystalline)过渡金属层,但在大部分情况下,获得多晶石墨烯。与单晶石墨烯相比,多晶石墨烯在晶界发生电荷(carrier)及声子(phonon)的散射、应力集中现象,从而呈现出相对更低的物性。因此,为了合成大面积的单晶石墨烯而需要开发可形成大面积的单晶金属层的方法。为了制备单晶金属,已经报道了通过热蒸发法(thermalevaporation)、电子束蒸发法(electronbeamevaporation)、溅射沉积法等在单晶蓝宝石基板外延生长金属,基于此合成石墨烯的技术,但由于该技术需要使用高价的单晶基板,因此存在面积受到限制,并且具有经济性下降的缺点(韩国公开专利公报第10-2013-0020351号)。代替在昂贵的单晶基板上形成金属层的方法,报道了将商业可容易购买的多晶金属薄膜通过调节氢或氢氩混合气体的注入量、注入速度、温度、压力及热处理时间等来变换为单晶金属薄膜的方法(韩国公开专利公报第10-2014-0137301号)。但是,在韩国公开专利公报第10-2014-0137301号的情况下,若多晶铜薄膜的厚度大于18μm,则即使在最佳的条件下执行热处理,在铜薄膜仍残留晶粒(grain)和晶界(grainboundary),因而无法制造正常的单晶铜薄膜,从而存在可使用的多晶铜薄膜的厚度被限制在5μm至18μm的非常窄的范围内的问题。并且,在没有基板的情况下执行热处理时,随着在腔室直接放入多晶铜薄膜,并以腔室底部面与多晶铜薄膜相接触的状态执行热处理,以铜薄膜的接触部分为中心,发生晶粒生长钉扎(graingrowthpinning)现象,或者通过基于高温热处理的金属薄膜的热变形而发生应力,而无法有效实现单晶化,由此存在形成多晶的铜薄膜的问题。由此,本专利技术人员为了通过使腔室与多晶金属箔之间的接触最小化来防止晶粒生长钉扎现象,并通过抑制基于热变形的应力发生来制造大面积的单晶金属箔而进行了持续研究,最终完成了本专利技术。
技术实现思路
技术问题为了解决上述问题,本专利技术的目的在于,提供在使向多晶金属箔施加的应力最小化的条件下进行热处理来制造大面积单晶金属箔的方法和由此制造的单晶金属箔。解决问题的方案用于实现上述目的的本专利技术的一实施方式涉及单晶金属箔的制造方法,上述单晶金属箔的制造方法包括对与基底隔开设置的多晶金属箔进行热处理来制造单晶金属箔的步骤。在上述一实施方式中,在上述多晶金属箔中,上述多晶金属箔的固定部可以被固定部件固定而与基底隔开设置,除上述固定部之外的非固定部可以被开放,上述多晶金属箔的固定部可设置有一个或2个以上。在上述一实施方式中,上述多晶金属箔的非固定部能够以伸直的状态进行热处理。在上述一实施方式中,上述多晶金属箔的厚度可以为5~200μm,上述多晶金属箔可以为铜(Cu)箔、镍(Ni)箔、钴(Co)箔、铁(Fe)箔、钌(Ru)箔、铑(Rh)箔、钯(Pd)箔、铂(Pt)箔、银(Ag)箔、铼(Re)箔、铱(Ir)箔、金(Au)箔、钛(Ti)箔、锆(Zr)箔、铪(Hf)箔、钒(V)箔、铌(Nb)箔、钽(Ta)箔、铬(Cr)箔、钼(Mo)箔、钨(W)箔、铝(Al)箔、锌(Zn)箔、锰(Mn)箔或锡(Sn)箔。在上述一实施方式中,上述单晶金属箔的两面可具有相同的晶面,上述单晶金属箔能够以平面的垂直方向为基准具有(111)、(001)、(112)、(123)或(0001)晶面。在上述一实施方式中,上述热处理可在满足以下关系式2的温度及0.0001大气压至10大气压的压力条件下执行0.5小时至90小时,关系式20.3×Tm≤T<Tm(在上述关系式2中,T为热处理温度(℃),Tm为多晶金属箔的金属的熔点温度(℃)。)在上述一实施方式中,上述热处理可在氢气气氛、氩气气氛或氢氩混合气体气氛下执行,上述氢气、氩气或氢氩混合气体以1sccm至500sccm注入。并且,本专利技术再一实施方式涉及通过上述单晶金属箔的制造方法来制造的单晶金属箔。并且,本专利技术另一实施方式涉及两面具有相同的晶面的单晶金属箔。在上述另一实施方式中,上述单晶金属箔满足以下关系式1,关系式195≤(Anormal/Atotal)×100(在上述关系式1中,Atotal为试片的总面积,Anormal为试片内具有与垂直面基准的相同的晶面的晶粒的面积,并且,Anormal/Atotal以具有2cm×8cm的大小的试片为基准来测定,上述相同的晶面为(111)、(001)、(112)、(123)或(0001)晶面。)并且,本专利技术还有一实施方式涉及如下的单晶金属箔的制造装置,上述单晶金属箔制造装置包括:腔室;加热部,设置于上述腔室的一侧,用于施加热量;气体流入口,用于向上述腔室注入气体;气体排出口,用于从上述腔室排出气体;压力调节部,与上述腔室相连接;以及金属箔托架,设置于上述腔室的内部。在此情况下,各个装置的形态不受限制,可具有多种形态及大小。在上述还有一实施方式中,上述金属箔托架只要可使在热处理过程中因腔室及托架等相接触而发生的多晶金属箔的变形最小化,并可使多晶金属箔维持伸直状态即可,其形态就不受限制,但作为优选一例,上述金属箔托架可以为包括具有杆(rod)、夹子或钩环的金属箔固定部件。在上述还有一实施方式中,上述加热部可通过加热炉(furnace)、电阻加热(resistiveheating)、灯加热(rampheating)或感应加热来施加热量(inductionheating),只要可提高至所需要的温度,其方法就不受特殊限制。专利技术的效果本专利技术的多晶金属箔的制造方法中,多晶金属箔与基底隔开设置,由此,可以使多晶金属箔与其他物质的接触最小化,由此,可防止晶粒生长钉扎本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种单晶金属箔的制造方法,其特征在于,包括对与基底隔开设置的多晶金属箔进行热处理来制造单晶金属箔的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.12 KR 10-2016-0087904;2017.07.11 KR 10-2011.一种单晶金属箔的制造方法,其特征在于,包括对与基底隔开设置的多晶金属箔进行热处理来制造单晶金属箔的步骤。2.根据权利要求1所述的单晶金属箔的制造方法,其特征在于,在上述多晶金属箔中,上述多晶金属箔的固定部被固定部件固定而与基底隔开设置,除上述固定部之外的非固定部被开放。3.根据权利要求2所述的单晶金属箔的制造方法,其特征在于,上述多晶金属箔的固定部设置有一个或2个以上。4.根据权利要求2所述的单晶金属箔的制造方法,其特征在于,上述多晶金属箔的非固定部以伸直的状态进行热处理。5.根据权利要求1所述的单晶金属箔的制造方法,其特征在于,上述多晶金属箔的厚度为5~200μm。6.根据权利要求1所述的单晶金属箔的制造方法,其特征在于,上述多晶金属箔为铜箔、镍箔、钴箔、铁箔、钌箔、铑箔、钯箔、铂箔、银箔、铼箔、铱箔、金箔、钛箔、锆箔、铪箔、钒箔、铌箔、钽箔、铬箔、钼箔、钨箔、铝箔、锌箔、锰箔或锡箔。7.根据权利要求1所述的单晶金属箔的制造方法,其特征在于,上述单晶金属箔的两面具有相同的晶面。8.根据权利要求1所述的单晶金属箔的制造方法,其特征在于,上述单晶金属箔以平面的垂直方向为基准具有(111)、(001)、(112)、(123)或(0001)晶面。9.根据权利要求1所述的单晶金属箔的制造方法,其特征在于,上述热处理在满足以下关系式2的温度及0.000...

【专利技术属性】
技术研发人员:罗德尼·S·劳夫陈成焕
申请(专利权)人:基础科学研究院蔚山科学技术院
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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