一种单晶石墨烯的制备方法技术

本发明专利技术公开的单晶石墨烯的制备方法，步骤包括：使用微机械力方法，将石墨用胶带撕裂出单晶石墨烯黏贴到面积在1cm2以上的基板上，作为单晶石墨烯籽晶层；在单晶石墨烯籽晶层上镀一层金属层；再在金属层上覆盖碳源，经退火，冷却；将金属层和碳源去除，即得到生长在基体上的单晶石墨烯层。本发明专利技术方法制备温度低，获得的单晶石墨烯的尺寸可达厘米量级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
2004年Andre Geim课题组首次在国际上报导了电场对石墨烯的载流子浓度调制作用，论证了石墨烯场效应晶体管的可行性；2010年这篇文章的通讯作者Andre Geim和第一作者Konstatin Novoselov共同获得了诺贝尔物理学奖。石墨烯中的载流子运输服从狄拉克方程，它独特的线性能带结构决定了它一系列奇特的光电性能，比如最小电导率、室温量子霍尔效应、Klein遂穿、普遍的光电导和非线性电磁响应等。石墨烯具有一系列的重要应用，比如导电墨水、太赫兹晶体管、超快光电探测器、柔性触摸屏、气体传感器、透明导电薄膜、高容量电池、太阳能电池、发光二极管等。石墨稀器件走向应用的关键是大面积、闻质量的石墨稀制备技术，对于大面积单晶石墨烯的获得，目前人们主要是通过控制CVD制备过程中的各种参数来对其进行调节，如延长生长时间，减小甲烷流量等来获得大面积单晶石墨烯，所获得的石墨烯的由于晶界的影响存在性能优化问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低温大面积单晶石墨烯的制备方法。本专利技术的单晶石墨烯的制备方法，包括如下步骤: 1)使用微机械力方法，将石墨用胶带撕裂出单晶石墨烯黏贴到面积在Icm2以上的基板上，作为单晶石墨烯籽晶层； 2)在单晶石墨烯籽晶层上镀一层厚度在20纳米到10微米的金属N1、Cu或Cu-Ni合金层； 3)在金属N1、Cu或Cu-Ni合金层上覆盖碳源，放入退火炉加热至200-400°C，炉内压力维持在1.01 X IO5Pa,在IS气、氮气、氦气或氖气气氛下,退火100秒 I小时,冷却至室温，然后浸入FeCl3溶液中，腐蚀去除金属层和碳源，得到面积在Icm2以上的生长在基板上的单晶石墨稀。本专利技术中所述的基板可以是S1、Si/Si02复合层、玻璃片、石英、蓝宝石或MgF2。本专利技术中所述的碳源可以是石墨、聚甲基丙烯酸甲脂或蔗糖。上述的在单晶石墨烯籽晶层上镀金属N1、Cu或Cu-Ni合金层可采用电子束蒸发、热蒸发或者磁控溅射等方法。本专利技术步骤I)中所述的使用微机械力方法，将石墨用胶带撕裂出单晶石墨烯可采用下述杂志公开的方法(K.S.Novoselov, A.K.Geim et al.Electric Field Effectin Atomically Thin carbon Films, Sicence, 306, 666-669 (2004)X本专利技术与
技术介绍
相比具有的有益效果是: 本专利技术方法以单晶石墨烯为种子层，以金属作为催化剂，低温下退火使碳扩散在催化剂和基板的界面处的石墨烯边缘形成大面积单层单晶石墨烯。获得的单晶石墨烯的尺寸可达厘米量级；制备工艺简单，由于制备过程温度低，因此也适用于各种柔性基板，可极大的拓展石墨稀的应用范围。附图说明图1是转移到铜网上的单晶石墨烯的局部扫描电镜 图2是单晶石墨烯的拉曼光谱图。具体实施例方式下面是本专利技术的具体实施例: 实施例1: O使用微机械力方法，将石墨用胶带撕裂出单晶石墨烯黏贴到面积为Icm2的Si/Si02基板上，作为单晶石墨烯籽晶层； 2)在单晶石墨烯籽晶层上用电子束蒸发法镀一层20nm厚的Cu-Ni合金； 3)在Cu-Ni合金层上覆盖石墨，放入退火炉加热至400°C，炉内压力维持在1.01 X IO5Pa,在氩气气氛下，退火lOmin，冷却至室温，然后浸入FeCl3溶液中，腐蚀去除Cu-Ni合金和石墨，得到面积为Icm2生长在Si/Si02基板上的单晶石墨烯。图1是该单晶石墨烯转移到铜网上的局部扫描电镜图，图上基本观察不到晶界，表明石墨烯是单晶。图2是单晶石墨烯的拉曼光谱图，其中2D峰与G峰的强度比值大于1，而且G峰强度很弱，表明制备的石墨烯是晶体质量良好的单层石墨烯。 实施例2: O使用微机械力方法，将石墨用胶带撕裂出单晶石墨烯黏贴到面积为IOcm2的玻璃基板上，作为单晶石墨烯籽晶层； 2)在单晶石墨烯籽晶层上用热蒸发法镀一层10微米厚的金属Ni； 3)在金属Ni层上覆盖聚甲基丙烯酸甲脂，放入退火炉加热至200°C，炉内压力维持在1.0lX IO5Pa,在氩气气氛下，退火I小时，冷却至室温，然后浸入FeCl3溶液中，腐蚀去除金属Ni层和聚甲基丙烯酸甲脂，得到面积IOcm2生长在璃基板上的单晶石墨烯。实施例3: 1)使用微机械力方法，将石墨用胶带撕裂出单晶石墨烯黏贴到面积为IOcm2的Si基板上，作为单晶石墨烯籽晶层； 2)在单晶石墨烯籽晶层上用磁控溅射的方法镀一层I微米厚的金属Ni； 3)在金属Ni层上覆盖蔗糖，放入退火炉加热至200°C，炉内压力维持在1.0lXlO5Pa,在氩气气氛下，退火100秒，冷却至室温，然后浸入FeCl3溶液中，腐蚀去除金属Ni层和蔗糖，得到面积IOcm2生长在Si基板上的单晶石墨稀。实施例4: 1)使用微机械力方法，将石墨用胶带撕裂出单晶石墨烯黏贴到面积为Icm2的蓝宝石基板上，作为单晶石墨烯籽晶层； 2)在单晶石墨烯籽晶层上用电子束蒸发法镀一层IOOnm厚的Cu金属层； 3)在Cu金属层上覆盖石墨，放入退火炉加热至300°C，炉内压力维持在1.0lXlO5Pa,在氩气气氛下，退火1小时，冷却至室温，然后浸入FeCl3溶液中，腐蚀去除Cu金属层和石墨，得到面积为1cm2生长在Cu基板上的单晶石墨稀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶石墨烯的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1）使用微机械力方法，将石墨用胶带撕裂出单晶石墨烯黏贴到面积在1cm2以上的基板上，作为单晶石墨烯籽晶层；2）在单晶石墨烯籽晶层上镀一层厚度在20纳米到10微米的金属Ni、Cu或Cu?Ni合金层；3）在金属Ni、Cu或Cu?Ni合金层上覆盖碳源，放入退火炉加热至200?400℃，炉内压力维持在1.01×105Pa，在氩气、氮气、氦气或氖气气氛下，退火100秒～1小时，冷却至室温，然后浸入FeCl3溶液中，腐蚀去除金属层和碳源，得到面积在1cm2以上的生长在基板上的单晶石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种单晶石墨烯的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤: 1)使用微机械力方法，将石墨用胶带撕裂出单晶石墨烯黏贴到面积在Icm2以上的基板上，作为单晶石墨烯籽晶层； 2)在单晶石墨烯籽晶层上镀一层厚度在20纳米到10微米的金属N1、Cu或Cu-Ni合金层； 3)在金属N1、Cu或Cu-Ni合金层上覆盖碳源，放入退火炉加热至200-400°C，炉内压力维持在1.01 X IO5P...

【专利技术属性】
技术研发人员：林时胜，李晓强，
申请(专利权)人：杭州格蓝丰纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：