br>[0025] 图1是本发明用于制备二维碳氮单晶合金材料的前驱体分子，五氯化巧分子；
[0026] 图2(a)是本发明利用五氯化巧前驱体分子制备的二维碳氮单晶合金的结构的示 意图；
[0027] 图2(b)是本发明制备的未满层的二维碳氮单晶合金材料的扫描隧道显微镜图。 虚线所示为铜（111)表面的晶格，实线所示为二维碳氮单晶合金材料的晶格。
[0028] 图3是本发明中制备二维碳氮单晶合金材料方案的流程图。
[0029] 图4是本发明制备的图2(a)中所示的二维碳氮单晶合金材料的扫描隧道显微镜 图。
[0030] 图5 (a)是本发明制备的二维碳氮单晶合金材料的扫描隧道谱。
[0031] 图5(b)是理论计算的图2(a)中所示的二维碳氮单晶合金材料的能带结构。
[0032] 图6是利用化巧做前驱体分子在所述方法下生长得到的无序氮惨杂样品的扫描 隧道显微镜图。
[0033] 图7 (a)是气压为10^6帕，加热至300度保持20分钟的条件下生长的二维碳氮单 晶合金的扫描隧道显微镜图。
[0034] 图7化）是气压为1(T5帕，加热至300度保持20分钟的条件下生长的二维碳氮单 晶合金的扫描隧道显微镜图。
[00巧]图7 (C)是气压为10^3帕，加热至300度保持20分钟的条件下生长的二维碳氮单 晶合金的扫描隧道显微镜图。
[0036] 图8是气压为1(T5帕，加热至500度保持20分钟的条件下生长的二维碳氮单晶合 金的扫描隧道显微镜图。
[0037] 图9是气压为1(T5帕，加热至300度保持10分钟的条件下生长的二维碳氮单晶合 金的扫描隧道显微镜图。
【具体实施方式】
[0038] 为了更加清楚明确地阐述本发明的目的、技术方案及优点，W下结合附图，对本发 明的具体实施方案作进一步详细说明。
[0039] 在本发明的一个【具体实施方式】中，可W进行W下步骤（见图3):
[0040] 步骤S1.对铜单晶的（111)面处理，得到干净的金属单晶表面；
[0041] 步骤S2.加热所述处理后的铜单晶衬底；
[0042] 步骤S3.在所述加热后的铜单晶表面沉积五氯化巧前驱体分子；
[0043] 步骤S4.维持铜单晶衬底的温度5分钟至2小时，即制备出所述的二维碳氮单晶 合金材料。
[0044] 下面对于在本发明的一个【具体实施方式】中的每一个步骤进行详细说明：
[0045] 步骤S1.在真空环境内对金属单晶（111)表面进行预处理，得到干净的金属单晶 衬底表面。
[0046] 在本发明中，原子级平整的金属单晶表面可利用氮离子姗射枪处理得到。
[0047] 步骤S2.对所述处理后的金属衬底进行加热。
[004引将处理好的金属衬底缓慢加热至100至400摄氏度左右。
[0049] 步骤S3.在所述加热后的衬底表面沉积五氯化巧前驱体分子。将前驱体分子放入 制样室内，使制样室气压达到1帕至1 X 1(T帕左右。
[0050] 步骤S4.维持金属单晶的温度在100至400摄氏度约5分钟到2小时。
[0051] 在该几个步骤中，前驱体分子在金属单晶（111)衬底表面吸附、脱团、扩散、连接 等。在前驱体分子在表面吸附后，由于碳团键键能低，导致前驱体分子在上述温度下碳团键 断裂并形成脱团后的碳氮骨架。由于脱团后的碳氮骨架之间的库仑排斥作用使得脱团后的 碳氮骨架可W在金属单晶（111)面上实现有序自组装排列并连接。经过上述的反应过程使 得前驱体分子相互连接形成所述的新型二维碳氮单晶合金材料。
[0052] 为了验证本发明的可行性，我们对基于本发明的二维碳氮单晶合金的制备方法进 行了实验。具体实施例如下：
[005引（前驱体材料为五氯化巧分子，铜单晶为（111)晶面，氮离子姗射装置为Omicron 公司的ISE5Ion Source,仪器为heatec公司的扫描隧道显微镜装置中的分子束外延的样 品制备腔体）
[0054] 1.对铜（111)单晶表面处理，得到干净的金属单晶表面
[0055] 将清洗干净的单晶铜放入真空腔内，利用氮离子姗射装置对单晶铜表面进行处 理，氮离子姗射的基本真空条件为lxl(T中a,加速电压为化V，处理时间为20分钟左右。氮 离子姗射处理后的样品再在500度退火。上述方法即可处理出原子级平整的衬底表面。处 理完后的衬底表面可W用低能电子衍射W及扫描隧道显微镜进行观察。如果表面平整度或 洁净度不理想，可多次循环上述步骤。
[0056] 2.对所述处理后的铜单晶衬底进行加热
[0057] 将处理好的单晶衬底送至制样室，并缓慢加热至100度至400度之间，维持约30 分钟。
[0058] 3.在所述加热后的铜单晶衬底表面沉积五氯化巧分子
[0059] 前驱体五氯化巧分子在纯化后，在样品室缓慢加热至100度左右，此时样品室中 的前驱体分子为气态。通过微漏阀将前驱体分子缓慢放入真空腔室内，使制样室气压达到 1至lxl(T帕。使用不同的分子气压条件将得到不同厚度的二维碳氮单晶合金材料。
[0060] 4.维持铜单晶的温度
[0061] 保持衬底的温度约5分钟到2小时，即完成新型二维碳氮单晶合金材料的制备。维 持时间将会影响生长出的样品的厚度、成膜质量等。
[0062] 利用所述方法制备出的二维碳氮单晶合金的结构示意图如图2(a)所示。为了进 一步得到此二维碳氮单晶合金与铜（111)衬底的晶格结构的匹配情况，我们在较低的前驱 体分子气压下生长出未满层的二维碳氮单晶合金覆盖在铜（111)的表面，如低温扫描隧道 显微镜图2(b)所示，其中虚线是铜（111)表面的晶格，其晶格常数为0.256纳米，实线为二 维碳氮单晶合金材料的晶格，其晶格常数为0.44纳米。与图2(a)的示意图相比较，可得此 二维碳氮单晶合金具有六方晶格，且其中的氮有序惨杂。所述方法制备的二维碳氮单晶合 金较大范围表面形貌如图4所示，此图像是在化eatec公司的低温扫描隧道显微镜上获得 的，实验温度为液氮温度（-193度）。图中可见在铜（111)表面形成的碳氮单晶合金具有六 角密堆的二维晶格结构，此结构的晶格常数为0. 44纳米，通过STM图像中给定的标尺测量 即可得到，即为所述的二维碳氮单晶合金。
[0063] 所述生长的二维碳氮单晶合金可用气泡法转移至其他衬底上，具体步骤如下：
[0064] 1.在所述二维碳氮单晶合金/铜表面覆盖一层聚甲基丙帰酸甲醋（PMMA)加热至 170度，使聚甲基丙帰酸甲醋固化；
[0065] 2.将聚甲基丙帰酸甲醋/二维碳氮单晶合金/铜作为阴极放入0. 5-1摩尔/升的 氨氧化轴电解液中，并W笛作阳极，通入1-2安培的电流，通过电解水产生的氨气泡使聚甲 基丙帰酸甲醋/二维碳氮单晶合金从铜衬底上剥离下来；
[0066] 3.将上述剥离的聚甲基丙帰酸甲醋/二维碳氮单晶合金转移至其他衬底上，通过 加热去除聚甲基丙帰酸甲醋，即可得到所需衬底上的二维碳氮单晶合金。
[0067] 实施例
[0068] 实施例1
[0069] 在本实施例中，前驱体材料为五氯化巧分子，铜单晶为（111)晶面，氮离子姗射装 置为Omicron公司的ISE5Ion Source,仪器为化eatec公司的扫描隧道显微镜装置中的分 子束外延的样品制