【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石墨烯的化学气相沉积(cvd)法制备领域，具体为一种高质量均匀少数层单晶石墨烯薄膜的制备方法，适用于制备大面积高质量的均匀少数层单晶石墨烯薄膜。
技术介绍
1、石墨烯的层数和堆垛对石墨烯的性能有着极大影响，不同层数和堆垛方式的石墨烯具有完全不同的能带结构，为石墨烯在电学和光学方面带来了许多独特的性质，进一步拓展了石墨烯的研究领域和应用空间。例如：ab堆垛的双层石墨烯和abc堆垛的三层石墨烯均可在垂直电场的作用下产生连续可调的带隙。除此之外，在凝聚态物理方面，少数层石墨烯也表现出许多独特的性质，例如：量子霍尔效应还有超导等。
2、在石墨烯的制备方面，机械剥离法是最早使用的方法，该方法制备得到的样品质量高，但存在样品尺寸小以及可控性差的问题。而后发展起来的化学气相沉积(cvd)法制备的样品具备大尺寸高质量可控性好的特点，是目前制备少数层石墨烯的主要方法。然而，目前在少数层石墨烯的制备之中，液态基底难以实现单晶的制备，而以铜及其合金为代表的固态基底可以通过制备单晶基底实现单晶外延，但由于在这些基底之上少数层石墨烯岛的...
【技术保护点】
1.一种高质量均匀少数层单晶石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，采用高溶碳量的单晶金属基底，采用两步化学气相沉积方法在单晶金属基底表面生长少数层单晶石墨烯：首先生长出包含多层石墨烯岛状结构的少数层单晶石墨烯薄膜，然后通过改变温度提高基底的碳溶解度，选择性溶解多层石墨烯岛状结构，最后获得层数均匀的少数层单晶石墨烯薄膜。
2.按照权利要求1所述的高质量均匀少数层单晶石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，不均匀多层结构中的多层是指层数多于均匀少数层单晶石墨烯薄膜的层数，少数层单晶石墨烯薄膜为2～10层；不均匀多层结构位于少数层单晶石墨烯薄膜与金属基底的界面处。
...【技术特征摘要】
1.一种高质量均匀少数层单晶石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，采用高溶碳量的单晶金属基底，采用两步化学气相沉积方法在单晶金属基底表面生长少数层单晶石墨烯：首先生长出包含多层石墨烯岛状结构的少数层单晶石墨烯薄膜，然后通过改变温度提高基底的碳溶解度，选择性溶解多层石墨烯岛状结构，最后获得层数均匀的少数层单晶石墨烯薄膜。
2.按照权利要求1所述的高质量均匀少数层单晶石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，不均匀多层结构中的多层是指层数多于均匀少数层单晶石墨烯薄膜的层数，少数层单晶石墨烯薄膜为2～10层；不均匀多层结构位于少数层单晶石墨烯薄膜与金属基底的界面处。
3.按照权利要求1所述的高质量均匀少数层单晶石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，单晶金属基底采用溶碳量高且晶格常数与石墨烯相匹配的金属为基体，包括但不局限于金属镍、铁、铬、钴及其与其它元素形成的合金。
4.按照权利要求1所述的高质量均匀少数层单晶石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，单晶金属基底的制备采用模板法或高温退火法实现，其中：模板法选用对称性匹配的单晶非金属基底蓝宝石(0001)、氧化镁(111)或尖晶石(111)作为外延衬底，单晶金属基底来源是通过磁控溅射的方法依次在非金属基底的表面沉积一层薄膜，薄膜厚度在100～1000nm之间，通过在1200～1350℃以及还原性气氛下退火获得单晶金属薄膜，还原性气氛为氢气或氩气氛围，流量在200～500毫升/分钟，退火时间为1～12h；高温退火法选用商用金属箔，厚度为10～100μm，通过在1350～1500℃以及还原性气氛下退火获得单晶金属薄膜，还原性气氛为氢气或氩气氛围，流量在200～500毫升/分钟，退火时间为4～24h。
5.按照权利要求1至4之一所述的高质量均匀少...
【专利技术属性】
技术研发人员：马来鹏，韩天楠，任文才，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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