一种制备单晶铜箔的方法技术

本发明专利技术一实施方式提供了一种制备单晶铜箔的方法，包括将多晶铜箔倾斜放置进行退火处理，制得所述单晶铜箔。本发明专利技术一实施方式的方法，快速、重复性高、成本低，可用于制备大尺寸的单晶铜箔。的单晶铜箔。的单晶铜箔。

【技术实现步骤摘要】
一种制备单晶铜箔的方法


[0001]本专利技术涉及铜箔单晶化，具体为一种可快速制备大尺寸的铜箔单晶的方法。

技术介绍

[0002]多晶铜箔由于具有较多的晶界会影响到其电学性质及机械性能等，而单晶金属由于无晶界散射电子从而拥有更低的电阻。此外，铜箔作为生长石墨烯的常用基底，其单晶化的实现更易使石墨烯畴区实现无缝拼接，从而得到单晶石墨烯。而其他二维材料如氮化硼(BN)在大面积单晶铜箔上的外延生长也备受关注。
[0003]传统的制备单晶铜箔的方法包括温度梯度法，使异常晶粒长大的方法；另外，制备单晶铜箔的方法还包括长时间退火(多于6h)的方法。但这些方法由于耗时长，处理尺寸不够大而具有一定的局限性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个主要目的在于提供一种制备单晶铜箔的方法，包括将多晶铜箔倾斜放置进行退火处理，制得所述单晶铜箔。
[0005]根据本专利技术一实施方式，所述多晶铜箔的倾斜角度为30～90
°
。
[0006]根据本专利技术一实施方式，所述多晶铜箔的倾斜角度为45～60
°
。
[0007]根据本专利技术一实施方式，所述方法包括将所述多晶铜箔升温至800～1084℃后进行降温处理。
[0008]根据本专利技术一实施方式，所述多晶铜箔的升温和/或降温速率为0.1～20℃/min。
[0009]根据本专利技术一实施方式，所述多晶铜箔可通过冷壁式化学气相沉积装置(cold-wall CVD)加热或热壁式化学气相沉积装置(hot-wall CVD)加热。
[0010]根据本专利技术一实施方式，所述多晶铜箔的冷却方式为风冷、水冷或自然冷却。
[0011]根据本专利技术一实施方式，所述退火处理的时间为10～360分钟。
[0012]根据本专利技术一实施方式，所述方法包括在气体气氛中对所述多晶铜箔进行退火处理，所述气体包含氢气、氩气、氮气、二氧化碳中的一种或多种。
[0013]根据本专利技术一实施方式，所述退火处理过程中的压强为50～101325Pa。
[0014]本专利技术一实施方式的方法，快速、重复性高、成本低，可用于制备更大尺寸的单晶铜箔。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例1所制得单晶铜箔的实物图；
[0016]图2为本专利技术实施例1所制得单晶铜箔的光学图；
[0017]图3为本专利技术实施例2所制得单晶铜箔的光学图；
[0018]图4为本专利技术对比例所制得铜箔的的实物图；
[0019]图5为本专利技术对比例所制得单晶铜箔的光学图。
具体实施方式
[0020]体现专利技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的描述在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。
[0021]本专利技术一实施方式提供了一种通过调节应力制备单晶铜箔的方法，包括将多晶铜箔倾斜放置进行退火处理，制得单晶铜箔。
[0022]本专利技术中，通过将原料铜箔按照一定角度倾斜放置，以减少升温过程中铜箔的应力集中。
[0023]于一实施方式中，多晶铜箔的倾斜角度为30～90
°
，优选为45～60
°
，例如该倾斜角度可以是40
°
、50
°
、55
°
、65
°
、70
°
、80
°
等。
[0024]于一实施方式中，可通过将多晶铜箔设置于倾斜部件上，以使其保持一定的倾斜角度。
[0025]于一实施方式中，倾斜部件包括一可调节的倾斜面、倾斜框或支架，以使多晶铜箔保持倾斜设置。
[0026]于一实施方式中，倾斜部件的材质可以是石英、石墨、氧化铝、镍、钼中的一种或多种。
[0027]于一实施方式中，在一定的气体气氛中对多晶铜箔进行退火处理以制备单晶铜箔。
[0028]于一实施方式中，处理多晶铜箔的气体气氛可以是氢气、氩气、氮气、二氧化碳中的一种或多种，气体流量可以是100～2000sccm，例如200sccm、500sccm、800sccm、1000sccm、1200sccm、1500sccm、1800sccm等。
[0029]于一实施方式中，在多晶铜箔的退火处理过程中，压强可以为50～101325Pa，例如100Pa、500Pa、1000Pa、5000Pa、10000Pa、50000Pa等。
[0030]于一实施方式中，将多晶铜箔升温至800～1084℃后进行降温处理，例如可以将多晶铜箔的温度升至900℃、1000℃等。
[0031]于一实施方式中，多晶铜箔的升降温速率可以为0.1～20℃/min，例如0.5℃/min、1℃/min、5℃/min、10℃/min、15℃/min等。
[0032]于一实施方式中，多晶铜箔的加热方式可以为现有的加热方式，例如可通过冷壁式化学气相沉积装置(cold-wall CVD)或热壁式化学气相沉积装置(hot-wall CVD)加热。
[0033]于一实施方式中，多晶铜箔的冷却方式可以为风冷、水冷或自然冷却。
[0034]于一实施方式中，退火处理的时间不少于10分钟，优选为10～360分钟，例如30分钟、60分钟、90分钟、120分钟、150分钟、300分钟等。
[0035]本专利技术中，对所使用的原料铜箔的品牌、型号、供应商等没有限定。
[0036]于一实施方式中，所使用的原料铜箔的尺寸可以为亚厘米至米级尺寸不等，由所使用的真空仪器腔室的尺寸决定。
[0037]于一实施方式中，所使用的原料铜箔的纯度可以为95～99.99999％。
[0038]本专利技术一实施方式的方法，可以实现一次1～50片铜箔的同时处理。
[0039]本专利技术一实施方式所制备的单晶铜箔基底可用于高质量单晶石墨烯、六方氮化硼等二维材料的生长。
[0040]本专利技术一实施方式的制备单晶铜箔的方法，是一种可放量、重复性好、成本低廉的处理制备单晶铜箔的方法，具有良好的工业化前景。
[0041]本专利技术一实施方式的方法，相较于现有技术，可以制备更大尺寸的单晶铜箔。
[0042]以下，结合具体实施例对本专利技术一实施方式的制备单晶铜箔的方法做详细说明。其中，所使用的原料铜箔购自昆山市禄之发电子科技有限公司，其他原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得；所涉及的光学图均通过光学显微镜(尼康)测得。
[0043]实施例1
[0044]1)将铜箔置于石英板上；
[0045]2)将放置有铜箔的石英板倾斜45
°
置于化学气相沉积炉内；
[0046]3)在1000sccm氢气气氛中，升温至1000℃，并退火1小时，压强为530Pa左右，快速降温并取出装载有铜箔的石英板，得到分米级尺寸的单晶铜箔，实物图如图1所示，光学图如图2所示。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备单晶铜箔的方法，包括将多晶铜箔倾斜放置进行退火处理，制得所述单晶铜箔。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多晶铜箔的倾斜角度为30～90
°
。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多晶铜箔的倾斜角度为45～60
°
。4.根据权利要求1所述的方法，其中，包括将所述多晶铜箔升温至800～1084℃后进行降温处理。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多晶铜箔的升温和/或降温速率为0.1～20℃/min。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠范，彭海琳，张金灿，刘晓婷，张月新，李广亮，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：