CN103668106A - 一种制备单层六角氮化硼的方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种制备单层六角氮化硼的方法
技术领域
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
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
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：
1.一种制备单层六角氮化硼薄膜的方法。包括：基底材料(1)、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(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)。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(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。
2.说明1中所述的真空环境为1x10-10mbar至1x10-4mbar。
3.说明1中所述的保护气体可以为任意惰性气体。
4.说明1中所述的金属薄膜(2)的材料可以为：铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、铂(Pt)、金(Au)、铬(Cr)、镁(Mg)、锰(Mn)、钼(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.说明1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。
6.说明1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。
7.说明1中所述的基底材料(1)可以为覆盖有二氧化硅的硅片、蓝宝石片、石英片、云母片。
8.说明1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。
附图说明
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。
在附图中：
图1：在金属薄膜上生长单层六角氮化硼的过程。
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
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
实例一：参照图1-图2。
图1：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)。金属薄膜(2)的材料可以为：铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、铂(Pt)、金(Au)、铬(Cr)、镁(Mg)、锰(Mn)、钼(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。
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(1)的分离。

Claims (8)

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(1)、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(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。
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)、铂(Pt)、金(Au)、铬(Cr)、镁(Mg)、锰(Mn)、钼(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(1)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。
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