一种石墨壳的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石墨领域，尤其涉及一种石墨壳的制备工艺。
【背景技术】
[0002]—般来说内核具有某种功能性质，而外壳具有一定保护甚至强化内核性能的作用、或者可以引入新的性能，外壳复合材料可以是零至三维的纳米或微米尺寸的结构材料。壳结构通常表现出比单一成分更加优异的物理及化学性能，而增强了的性能主要归因于外壳的作用，这些优点使核壳结构在光学、磁学、生物、催化、能量转化和储存等方面呈现出潜在的应用价值。虽然壳结构的应用领域已经很多，制备新型的核壳结构并拓宽核壳结构的应用范围仍是非常必要的。制备碳素壳结构的方法很多，包括:传统的及改良的碳弧放电技术、高温分解金属有机物、高温退火处理碳基材料或者金属前驱体、爆炸或催化分解甲烷等方法。
【发明内容】
[0003]为了克服上述问题，本发明目的涉及一种石墨壳的制备工艺，铜是一种廉价的金属却具有极好的电、光和热学性质，可被广泛地应用在催化、电子及光电子学等领域。因此制备以铜为内壳的碳素材料，应用广泛。
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，发明一种石墨壳的制备工艺，其特征是:铜薄膜的制备:将对靶磁控溅射制备的铝薄膜放入射频等离子体增强化学气相沉积设备(RF-PECVD)的反应室中，采用DPS-1II型超高真空对靶磁控溅射镀膜设置来制备厚度为80nm的铜薄膜，使用的基片为单晶Si200，靶材是直径为8cm的高纯铝靶。
[0005]所述的石墨核壳结构材料的制备:将Si200基片分别用丙酮、酒精和去离子水超声清洗15min后放入镀膜设备的样品台上，当真空室的背景压强低于3X 14Pa后，开始在Si200上沉积铝膜，沉积过程中，Ar气流量为50sCCm，溅射压强为0.3Pa，并保持反应室的气体压强为200Pa，开始升温，50min后将铝薄膜升温到800°C并恒温lOmin，获得铜石墨颗粒。
[0006]本发明的特点是:碳纳米材料具有高的比表面积、好的机械强度和高的电子传导率等优异的性质。由于碳纳米管尖锐的顶端可以形成局域的电场而促进电子发射，从而使得碳纳米管及其复合材料在场发射性能方面的研究非常广泛。然而，较高的发射电流所产生的焦耳热会造成碳纳米管顶端的变形，进而导致碳纳米管的发射稳定性变差。石墨烯纳米片的分布密度也会妨碍局域电场的增强，密度越大电场屏蔽效应越强，可见，对于石墨烯纳米片来说，降低电场屏蔽效应(即增强局域电场)来提高材料的场发射性能是非常必要的。然而，铜具有良好的导电性、良好的导热性、良好的热力学稳定性和较低的电阻温度系，可以弥补这一缺点。本发明通过直流磁控溅射和射频等离子体增强化学气相沉积的方法制备了石墨核壳结构材料。Cu颗粒的引入可以有效地提尚材料的场发射性能，通过调制石墨烯的形貌，可以有效的改善石墨烯的场发射性能，使其在场发射器件中具有潜在的应用。本发明利用石墨和铜特性优势互补，制备了石墨壳结构(GS/CC)材料，降低成本的同时显著提升核壳结构材料的场发射性能，在信息技术、和传感器等领域具有潜在的应用。
【具体实施方式】
[0007]该一种石墨壳的制备工艺，其特征是:铜薄膜的制备:将对靶磁控溅射制备的铝薄膜放入射频等离子体增强化学气相沉积设备(RF-PECVD)的反应室中，采用DPS-1II型超高真空对靶磁控溅射镀膜设置来制备厚度为SOnm的铜薄膜，使用的基片为单晶Si200，靶材是直径为8cm的高纯铝靶。
[0008]所述的石墨核壳结构材料的制备:将Si200基片分别用丙酮、酒精和去离子水超声清洗15min后放入镀膜设备的样品台上，当真空室的背景压强低于3X 14Pa后，开始在Si200上沉积铝膜，沉积过程中，Ar气流量为50sCCm，溅射压强为0.3Pa，并保持反应室的气体压强为200Pa，开始升温，50min后将铝薄膜升温到800°C并恒温lOmin，获得铜石墨颗粒。
【主权项】
1.一种石墨壳的制备工艺，其特征是:靶磁控溅射制备的铜薄膜放入射频等离子体增强化学气相沉积设备(RF-PECVD)的反应室中，采用DPS-1II型超高真空对靶磁控溅射镀膜设置来制备厚度为SOnm的铜薄膜，使用的基片为单晶Si200，靶材是直径为8cm的高纯铝靶。2.根据权利要求1所述的一种石墨壳的制备工艺，其特征是:所述的石墨核壳结构材料的制备:将Si200基片分别用丙酮、酒精和去离子水超声清洗15min后放入镀膜设备的样品台上，当真空室的背景压强低于3 X 14Pa后，开始在Si200上沉积铝膜，沉积过程中，Ar气流量为50sCCm，溅射压强为0.3Pa，并保持反应室的气体压强为200Pa，开始升温，50min后将铝薄膜升温到800°C并恒温lOmin，获得铜石墨颗粒。
【专利摘要】本发明提供一种石墨壳的制备工艺，其特征是：靶磁控溅射制备的铜薄膜放入射频等离子体增强化学气相沉积设备(RF-PECVD)的反应室中，采用DPS-Ⅲ型超高真空对靶磁控溅射镀膜设置来制备厚度为80nm的铜薄膜，使用的基片为单晶Si200，靶材是直径为8cm的高纯铝靶。本发明优点：石墨和铜特性优势互补，制备了石墨壳结构(GS/CC)材料，降低成本的同时显著提升核壳结构材料的场发射性能，在信息技术、和传感器等领域具有潜在的应用。
【IPC分类】C23C14/18, C23C16/513, C23C14/35
【公开号】CN105671487
【申请号】
【发明人】李鹏
【申请人】平度市华东石墨加工厂
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2014年11月18日