一种制备单层六角氮化硼的方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备单层六角氮化硼薄膜的方法，属于薄膜材料制备领域。其主要原理为：在真空环境中或保护气体环境中，在基底(1)上蒸镀金属薄膜(2)。加热基底和金属薄膜至700至1200K。通入含有氮和硼的气体(3)。利用金属气体(3)的催化作用在金属表面形成单层氮化硼薄膜(4)。之后将整个样品冷却到室温。利用腐蚀性溶液腐蚀金属，实现单层氮化硼薄膜(4)和基底(1)的分离。通过此方法可以廉价快速清洁地制备单层氮化硼薄膜材料。
【专利说明】一种制备单层六角氮化硼的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及了一种制备单层六角氮化硼薄膜的方法，属于薄膜材料制备领域。
【背景技术】
[0002]目前六方氮化硼主要通过工艺复杂的高压水合法制得。所得到的氮化硼薄膜一般为多层的体材料。在制备过程中会引入大量缺陷。在金属表面合成氮化硼一般采用的衬底为金属是金属单晶(Paffett,M.T., et al.(1990).Surface Science 232 286)。这样的制备方式成本高，工艺复杂。并且在制备后得到的是金属和氮化硼薄膜的复合材料。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种简单、成本低廉、的单层六角氮化硼薄膜材料的制备方法。本发明提供了如下的技术方案:
[0004]1.一种制备单层六角氮化硼薄膜的方法。包括:基底材料(I)、金属薄膜(2)、含氮原子硼原子的气体(3)、单层氮化硼薄膜(4)、气体分解后的剩余分子或原子(5)、其特征为:在真空环境中或保护气体环境中，在基底(I)上蒸镀金属薄膜(2)。加热基底和金属薄膜至700至1200K。通入含有氮和硼的气体(3)。利用金属气体(3)的催化作用在金属表面形成单层氮化硼薄膜(4)。当金属薄膜(2)被氮化硼薄膜(4)覆盖后将失去化学活性，从而抑制了氮化硼薄膜的继续生长，保证了所得到的薄膜材料的厚度为一个原子单层。之后将整个样品冷却到室温。利用腐蚀性溶液腐蚀金属，实现单层氮化硼薄膜(4)和基底(I)的分离。通过此方法可以廉价快速清洁地制备单层氮化硼薄膜材料。
[0005]2.说明I中所述的真空环境为IxlO-1Ombar至lxl0-4mbar。
[0006]3.说明I中所述的保护气体可以为任意惰性气体。
[0007]4.说明I中所述的金属薄膜⑵的材料可以为:铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、钼(Pt)、金(Au)、铬(Cr)、镁(Mg)、锰(Mn)、钥(Mo)、钌(Rh)、钽(Ta)、钛(Ti)、铑(Rh)和钨(W)中的一种或任意两种以上的组合。
[0008]5.说明I中所述的含有氮原子和硼原子的气体(3)可以为任意含有氮原子和硼原子的一种气体或者几种气体的组合。只要它(们)可以在金属表面经过催化作用形成六角氮化硼，例如环氮硼烷。
[0009]6.说明I中所述的通入的含有氮原子和硼原子的气体的气压范围为10_9mbar至2bar。
[0010]7.说明I中所述的基底材料(I)可以为覆盖有二氧化硅的硅片、蓝宝石片、石英片、云母片。
[0011]8.说明I中所述的腐蚀性溶液可以为任意能腐蚀金属薄膜(2)又不破坏氮化硼薄膜的溶液，例如三氯化铁溶液。
【专利附图】
【附图说明】[0012]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并不构成对本发明的限制。
[0013]在附图中:
[0014]图1:在金属薄膜上生长单层六角氮化硼的过程。
[0015]图2:利用腐蚀溶液分离单层六角氮化硼和基底。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0017]实例一:参照图1-图2。
[0018]图1:在真空环境中或保护气体环境中，在基底(I)上蒸镀金属薄膜(2)。金属薄膜(2)的材料可以为:铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、钼(Pt)、金(Au)、铬(Cr)、镁(Mg)、锰(Mn)、钥(Mo)、钌(Rh)、钽(Ta)、钛(Ti)、铑(Rh)和钨(W)中的一种或任意两种以上的组合。加热基底和金属薄膜至700至1200K。通入含有氮和硼的气体(3)。利用金属气体(3)的催化作用在金属表面形成单层氮化硼薄膜(4)。当金属薄膜(2)被氮化硼薄膜
(4)覆盖后将失去化学活性，从而抑制了氮化硼薄膜的继续生长，保证了所得到的薄膜材料的厚度为一个原子单层。
[0019]图2:将整个样品冷却到室温。将其放入腐蚀性溶液(6)腐蚀金属，实现单层氮化硼薄膜(4)和基底(I)的分离`。
【权利要求】
1.本发明公开了一种制备单层六角氮化硼薄膜的方法。包括:基底材料(I)、金属薄膜(2)、含氮原子硼原子的气体(3)、单层氮化硼薄膜(4)、气体分解后的剩余分子或原子(5)、其特征为:在真空环境中或保护气体环境中，在基底(I)上蒸镀金属薄膜(2);加热基底和金属薄膜至700至1200K;通入含有氮和硼的气体(3);利用金属气体(3)的催化作用在金属表面形成单层氮化硼薄膜(4);之后将整个样品冷却到室温；利用腐蚀性溶液腐蚀金属，实现单层氮化硼薄膜(4)和基底(I)的分离；通过此方法可以廉价快速清洁地制备单层氮化硼薄膜材料。
2.根据权利要求1所述的制备单层六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的真空环境为 1x10 10mbar 至 1x10 4mbar。
3.根据权利要求1所述的制备单层六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的保护气体可以为任意惰性气体。
4.根据权利要求1所述的制备单层六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的金属薄膜(2)的材料可以为:铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、钼(Pt)、金(Au)、铬(Cr)、镁(Mg)、锰(Mn)、钥(Mo)、钌(Rh)、钽(Ta)、钛(Ti)、铑(Rh)和钨(W)中的一种或任意两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的制备单层六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的含有氮原子和硼原子的气体(3)可以为任意含有氮原子和硼原子的一种气体或者几种气体的组合。只要它(们)可以在金属表面经过催化作用形成六角氮化硼，例如环氮硼烷。
6.根据权利要求1所述的通入的含有氮原子和硼原子的气体的气压范围为10_9mbar至2bar。
7.根据权利要求1所述的制备单层六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的基底材料(I)可以为覆盖有二氧化硅的硅片、蓝宝石片、石英片、云母片。
8.根据权利要求1所述的制备单层六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的腐蚀性溶液可以为任意能腐蚀金属薄膜(2)又不破坏氮化硼薄膜的溶液，例如三氯化铁溶液。
【文档编号】C23C16/34GK103668106SQ201210328090
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月1日 优先权日:2012年9月1日
【发明者】董国材 申请人:董国材