超大尺寸多层单晶石墨烯和大尺寸单晶铜镍合金的制备方法与流程

文档序号:12646711阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种单晶铜镍合金的制备方法,其特征在于,在单晶铜箔上镀镍然后进行退火获得单晶铜镍合金,所述单晶铜箔为Cu(111)单晶铜箔。

2.一种多层单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,选用单晶铜镍合金作为衬底,在其表面生长出高质量多层单晶石墨烯。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,超大尺寸多层单晶石墨烯层数为2~10层,堆垛方式为AB堆垛。

4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述在单晶铜箔上镀镍的方法包括电化学沉积镀膜、真空蒸发镀膜、溅射镀膜、真空离子镀膜;优选的是,以铜箔和所镀镍的总厚度为100%计所镀镍的厚度为1%~20%;退火后,以铜和镍的总重量为100%计镍占比为1wt%~20wt%;优选的是,铜箔的厚度为10-100μm,镍的厚度为0.1-20μm。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

(一)、将所述镀镍单晶铜箔平置于耐高温衬底上,放入化学气相沉积设备中,通入惰性气体及H2,然后开始升温,所述的惰性气体为N2或Ar;

(二)、温度升至800~1100℃时,保持温度恒定,进行退火过程,退火结束后即得到所述单晶铜镍合金。

6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

(一)、将镀镍单晶铜箔平置于耐高温衬底上,放入化学气相沉积设备中,通入惰性气体及H2,然后开始升温,所述的惰性气体为N2或Ar;

(二)、温度升至800~1100℃时,保持温度恒定,进行退火过程;

(三)、退火结束后,调整温度为800~1100℃,开始通入CH4和惰性气体的混合气体,混合气体流量为0.2~50sccm(CH4占整个混合气体的体积含量为200~20000ppm),同时调节H2的流量为0.2~50sccm,生长时间为10min~20h;

(四)、生长结束后,冷却至室温,即得到超大尺寸多层单晶石墨烯;

优选的是,所述方法包括如下步骤:

(一)、将镀镍单晶铜箔放在耐高温衬底上,放入化学气相沉积设备中,通入惰性气体,流量为300sccm以上,通入H2气体,H2流量为2~500sccm,然后开始升温,升温过程持续50~70min,所述的惰性气体为N2或Ar;

(二)、温度升至800~1100℃时,惰性气体及H2流量保持不变,进行退火过程,退火持续时间30min~10h;

(三)、退火结束后,调整温度为800~1100℃,开始通入CH4和惰性气体的混合气体,混合气体流量为0.2~50sccm(CH4占整个混合气体的体积含量为200~20000ppm),同时调节H2流量为0.2~50sccm,惰性气体流量保持不变,生长时间为10min~20h;

(四)、生长结束后,关闭加热电源,停止通入CH4气体,以惰性气体和H2为保护气体,自然冷却至室温,在铜箔表面生长出高质量超大尺寸多层单晶石墨烯。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,制备出的单晶铜镍合金取向与单晶铜箔取向一致,为(111)方向,用来生长晶体结构具有三重对称性的超大尺寸单晶二维材料;优选的是,所述二维材料为石墨烯或BN(氮化硼)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法,其特征在于,制备出的单晶铜镍合金径向尺寸为1~5cm。

9.根据权利要求2-6任一项所述的方法,其特征在于,超大尺寸多层单晶石墨烯由小尺寸石墨烯畴区融合而成,石墨烯畴区取向与单晶铜镍合金取向一致,融合后形成无晶界的高质量超大尺寸多层石墨烯单晶;优选的是,制备的石墨烯单晶尺寸与铜镍合金单晶尺寸一致,径向尺寸为1~5cm。

10.一种超大尺寸多层单晶石墨烯,其特征在于,所述超大尺寸多层单晶石墨烯是由权利要求2-9任一项所述的方法所制备,所述超大尺寸多层单晶石墨烯的径向尺寸为1~5cm;优选的是,超大尺寸多层单晶石墨烯层数为2~10层,堆垛方式为AB堆垛。

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