一种石墨烯‑六方氮化硼面内异质结的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107740071A(43)申请公布日2018.02.27(21)申请号201711113096.2(22)申请日2017.11.13(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人郭万林张世宇李基东(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.C23C16/34(2006.01)C23C16/26(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法(57)摘要本发明公开一种石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法，首先在铜箔表面以预制图案的掩膜沉积纳米级厚度的镍层；其次将获得的铜箔基底置于管式炉中，通过化学气相沉积方法不间断、依次地沉积石墨烯与六方氮化硼；最后控制冷却速度，使管式炉降温至室温。本发明在化学气相沉积法生长的基础上，利用石墨烯在铜与铜镍合金表面生长机理的不同，在特定生长条件下，石墨烯仅在铜表面生长，六方氮化硼在未覆盖石墨烯的合金表面生长，从而只利用一次化学气相沉积步骤制备出带有预制图案的石墨烯-六方氮化硼面内异质结。CN107740071ACN107740071A权利要求书1/1页1.一种石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在铜箔表面以预制图案的掩膜沉积纳米级厚度的镍层；(2)将步骤(1)获得的铜基底置于管式炉中，通过化学气相沉积方法不间断、依次地沉积石墨烯与六方氮化硼；(3)生长结束后，控制冷却速度，使管式炉降温至室温。2.根据权利要求1所述的石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：(11)利用紫外光刻技术与磁控溅射沉积技术对铜基底进行预处理，先在铜箔表面涂覆光刻胶；(12)覆盖预设图案的掩膜并曝光；(13)用显影液除去部分光刻胶形成预设图案；(14)在铜箔表面沉积镍并除去剩余的光刻胶，得到表面覆盖有预设图案镍层的铜箔。3.根据权利要求1所述的石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：(21)通入甲烷作为前驱体生长石墨烯，生长条件为：温度990～1030℃，通入氢气分压40～50Pa，生长时间5～20min；(22)石墨烯生长结束后，停止甲烷的通入，通入气化的氨硼烷作为前驱体继续生长六方氮化硼。4.根据权利要求1所述的石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的镍层厚度为5～20nm。5.根据权利要求1所述的石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述控制冷却速度，应保持初始降温速度在20℃/s以上。2CN107740071A说明书1/3页一种石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法技术领域[0001]本发明具体涉及一种石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法。背景技术[0002]石墨烯与六方氮化硼作为两种重要的二维材料，凭借其在电学、力学、光学、热学等方面的优异性能而受到相关科技工作者的广泛研究；此外，二者的面内异质结同样因其独特性质而受到广泛关注。[0003]目前国内外大量课题组都成功展示了石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备，这些制备方法均具有各自的优缺点。目前常用的制备方法有两种：1、在基底上生长完全覆盖整个基底表面的石墨烯，随后利用光刻技术去除部分已生长的石墨烯，在基底表面产生预制图案化的无石墨烯区域，并在无石墨烯区域生长六方氮化硼，最终形成完整的石墨烯-六方氮化硼面内异质结；该类方法虽然可制备出带有预制图案的异质结，便于进一步的研究与应用，但是该方法中包含重复的化学气相沉积步骤，使得制备过程较为繁琐且能耗较高。2、在基底表面生长石墨烯，通过适当控制生长条件，使得石墨烯不完全覆盖生长基底，随后直接在未被石墨烯覆盖的表面生长六方氮化硼，进而形成完整的石墨烯-六方氮化硼面内异质结；该类方法可以直接制备异质结而无需反复进行化学气相沉积步骤，但是该类方法获得的异质结形状与尺寸难以控制，限制其研究与应用。发明内容[0004]发明目的：本发明提供一种只用单次化学气相沉积步骤，就可以直接制备出带有预制图案的石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法。[0005]技术方案：本发明所述的一种石墨烯-六方氮化硼面内异质结的制备方法，包括以下步骤：[0006](1)在铜箔表面以预制图案的掩膜沉积纳米级厚度的镍层；[0007](2)将步骤(1)获得的铜基底置于管式炉中，通过化学气相沉积方法不间断、依次地沉积石墨烯与六方氮化硼；[0008](3)生长结束后，控制冷却速度，使管式炉降温至室温。[0009]所述步骤(1)包括以下步骤：[0010](11)利用紫