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超大尺寸多層單晶石墨烯和大尺寸單晶銅鎳合金的制備方法與流程

文檔序號(hào):12646711閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種單晶銅鎳合金的制備方法,其特征在于,在單晶銅箔上鍍鎳然后進(jìn)行退火獲得單晶銅鎳合金,所述單晶銅箔為Cu(111)單晶銅箔。

2.一種多層單晶石墨烯的制備方法,其特征在于,選用單晶銅鎳合金作為襯底,在其表面生長(zhǎng)出高質(zhì)量多層單晶石墨烯。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,超大尺寸多層單晶石墨烯層數(shù)為2~10層,堆垛方式為AB堆垛。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述在單晶銅箔上鍍鎳的方法包括電化學(xué)沉積鍍膜、真空蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜、真空離子鍍膜;優(yōu)選的是,以銅箔和所鍍鎳的總厚度為100%計(jì)所鍍鎳的厚度為1%~20%;退火后,以銅和鎳的總重量為100%計(jì)鎳占比為1wt%~20wt%;優(yōu)選的是,銅箔的厚度為10-100μm,鎳的厚度為0.1-20μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:

(一)、將所述鍍鎳單晶銅箔平置于耐高溫襯底上,放入化學(xué)氣相沉積設(shè)備中,通入惰性氣體及H2,然后開始升溫,所述的惰性氣體為N2或Ar;

(二)、溫度升至800~1100℃時(shí),保持溫度恒定,進(jìn)行退火過(guò)程,退火結(jié)束后即得到所述單晶銅鎳合金。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:

(一)、將鍍鎳單晶銅箔平置于耐高溫襯底上,放入化學(xué)氣相沉積設(shè)備中,通入惰性氣體及H2,然后開始升溫,所述的惰性氣體為N2或Ar;

(二)、溫度升至800~1100℃時(shí),保持溫度恒定,進(jìn)行退火過(guò)程;

(三)、退火結(jié)束后,調(diào)整溫度為800~1100℃,開始通入CH4和惰性氣體的混合氣體,混合氣體流量為0.2~50sccm(CH4占整個(gè)混合氣體的體積含量為200~20000ppm),同時(shí)調(diào)節(jié)H2的流量為0.2~50sccm,生長(zhǎng)時(shí)間為10min~20h;

(四)、生長(zhǎng)結(jié)束后,冷卻至室溫,即得到超大尺寸多層單晶石墨烯;

優(yōu)選的是,所述方法包括如下步驟:

(一)、將鍍鎳單晶銅箔放在耐高溫襯底上,放入化學(xué)氣相沉積設(shè)備中,通入惰性氣體,流量為300sccm以上,通入H2氣體,H2流量為2~500sccm,然后開始升溫,升溫過(guò)程持續(xù)50~70min,所述的惰性氣體為N2或Ar;

(二)、溫度升至800~1100℃時(shí),惰性氣體及H2流量保持不變,進(jìn)行退火過(guò)程,退火持續(xù)時(shí)間30min~10h;

(三)、退火結(jié)束后,調(diào)整溫度為800~1100℃,開始通入CH4和惰性氣體的混合氣體,混合氣體流量為0.2~50sccm(CH4占整個(gè)混合氣體的體積含量為200~20000ppm),同時(shí)調(diào)節(jié)H2流量為0.2~50sccm,惰性氣體流量保持不變,生長(zhǎng)時(shí)間為10min~20h;

(四)、生長(zhǎng)結(jié)束后,關(guān)閉加熱電源,停止通入CH4氣體,以惰性氣體和H2為保護(hù)氣體,自然冷卻至室溫,在銅箔表面生長(zhǎng)出高質(zhì)量超大尺寸多層單晶石墨烯。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,制備出的單晶銅鎳合金取向與單晶銅箔取向一致,為(111)方向,用來(lái)生長(zhǎng)晶體結(jié)構(gòu)具有三重對(duì)稱性的超大尺寸單晶二維材料;優(yōu)選的是,所述二維材料為石墨烯或BN(氮化硼)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,制備出的單晶銅鎳合金徑向尺寸為1~5cm。

9.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,超大尺寸多層單晶石墨烯由小尺寸石墨烯疇區(qū)融合而成,石墨烯疇區(qū)取向與單晶銅鎳合金取向一致,融合后形成無(wú)晶界的高質(zhì)量超大尺寸多層石墨烯單晶;優(yōu)選的是,制備的石墨烯單晶尺寸與銅鎳合金單晶尺寸一致,徑向尺寸為1~5cm。

10.一種超大尺寸多層單晶石墨烯,其特征在于,所述超大尺寸多層單晶石墨烯是由權(quán)利要求2-9任一項(xiàng)所述的方法所制備,所述超大尺寸多層單晶石墨烯的徑向尺寸為1~5cm;優(yōu)選的是,超大尺寸多層單晶石墨烯層數(shù)為2~10層,堆垛方式為AB堆垛。

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