CN104944417A - 一种石墨烯-氮化硼异质结的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，包括以下步骤：S1：在热释放胶带上粘附石墨烯；S2：将所述热释放胶带表面粘附有所述石墨烯的一面贴合到氮化硼上；S3：加热使所述热释放胶带失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到石墨烯-氮化硼异质结。本发明利用热释胶带的连续转移，得到上下表面干燥且干净的石墨烯/氮化硼，转移方法条件简单、成本低、重复性好、且对环境友好，成功避免了湿法转移过程中因对金属生长衬底腐蚀所引入的金属离子和化学基团，同时也避免了在去除PMMA胶等过程中对石墨烯、氮化硼的表面形貌的破损更避免了残胶的去除不干净的可能性。高质量的石墨烯-氮化硼异质结为后期制备石墨烯的电子器件奠定了良好的基础。
Description
技术领域
本发明属于纳米科学和低维材料制备技术领域，涉及一种石墨烯-氮化硼异质结的制备方法。
背景技术
石墨烯/氮化硼异质结以其独特的物理化学性质成为纳米科学最活跃的研究领域之一，在计算机技术、环保、能源、航空、纳米电子学等领域有着广阔的应用前景。六角氮化硼是石墨烯的等电子体，具有与石墨烯相同的层状结构，由sp2杂化的B原子和N原子交替占据六方网格顶点，且六角氮化硼在(0001)面上不存在悬挂键，与石墨烯的晶格失配仅为1.7％。尤其六角氮化硼作为石墨烯器件的衬底绝缘层，由于其原子级平整的界面，石墨烯在六角氮化硼衬底上具有与悬空的石墨烯相当的迁移率。
但目前在将过渡金属上制备的石墨烯转移到过渡金属上生长的氮化硼上，连续转移过程中使用湿法化学转移，缺陷不可避免的被引入，石墨烯和氮化硼的上下表面的微观结构的破损极大地降低了石墨烯电子迁移率。理想的转移技术应具有如下特点：1)确保转移后的石墨烯、氮化硼、石墨烯/氮化硼结构完整、无损。2)在转移过程中对石墨烯、氮化硼、石墨烯/氮化硼无污染。3)工艺稳定，具有重复性。
因此，如何提供一种石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，以避免多次转移过程中对石墨烯、氮化硼的表面污损，得到高质量的石墨烯-氮化硼异质结，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，用于解决现有技术中湿法转移制备的石墨烯-氮化硼异质结质量不好的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，所述石墨烯-氮化硼异质结的制备方法包括以下步骤：
S1：在热释放胶带上粘附石墨烯；
S2：将所述热释放胶带表面粘附有所述石墨烯的一面贴合到氮化硼上；
S3：加热使所述热释放胶带失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到石墨烯-氮化硼异质结。
可选地，所述石墨烯-氮化硼异质结的制备方法包括以下步骤：
S1：在热释放胶带上粘附石墨烯；
S2：提供表面形成有氮化硼的第一衬底，将所述热释放胶带表面粘附有所述石墨烯的一面贴合到所述氮化硼上，形成热释放胶带-石墨烯-氮化硼-第一衬底结构；然后将热释放胶带-石墨烯-氮化硼结构从所述第一衬底上剥离，并覆盖到目标衬底上；
S3：加热使所述热释放胶带失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到位于所述目标衬底上的石墨烯-氮化硼异质结。
可选地，于所述步骤S2中，通过化学气相沉积法在所述第一衬底上生长得到所述氮化硼。
可选地，所述第一衬底包括Cu、Ni或Pt。
可选地，所述石墨烯-氮化硼异质结的制备方法包括以下步骤：
S1：在热释放胶带上粘附石墨烯；
S2：在另一热释放胶带上粘附氮化硼；
将所述热释放胶带粘附有所述氮化硼的一面贴合到目标衬底上；
加热使所述氮化硼上的热释放胶带失去粘性，然后揭去所述氮化硼上的热释放胶带，形成氮化硼-目标衬底结构；
将粘附有所述石墨烯的热释放胶带覆盖到所述氮化硼表面，得到热释放胶带-石墨烯-氮化硼-目标衬底结构；
S3：加热使所述热释放胶带-石墨烯-氮化硼-目标衬底结构中的热释放胶带失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到位于所述目标衬底上的石墨烯-氮化硼异质结。
可选地，于所述步骤S2中，在另一热释放胶带上粘附氮化硼的方法为机械剥离法。
可选地，通过机械剥离法在另一热释放胶带上粘附氮化硼薄膜包括以下步骤：将氮化硼粉体粘贴在热释放胶带上，多次对折热释放胶带，层层剥离氮化硼粉体，直至热释放胶带上留下预设层数的氮化硼。
可选地，所述目标衬底包括石英、蓝宝石或柔性衬底。
可选地，于所述步骤S1中，在热释放胶带上粘附石墨烯包括以下步骤：
提供第二衬底，通过化学气相沉积法在所述第二衬底上生长石墨烯；
将所述热释放胶带贴合于所述石墨烯表面，形成热释放胶带-石墨烯-第二衬底结构；
将热释放胶带-石墨烯结构从所述第二衬底上剥离。
可选地，所述第二衬底包括Cu、Ni或Pt。
可选地，于所述步骤S1中，在热释放胶带上粘附石墨烯的方法为机械剥离法。
可选地，通过机械剥离法在热释放胶带上粘附石墨烯包括以下步骤：将石墨烯粉体粘贴在热释放胶带上，多次对折热释放胶带，层层剥离石墨烯粉体，直至热释放胶带上留下预设层数的石墨烯。
可选地，加热使所述热释放胶带失去粘性的温度范围是80～200℃，加热时间为2～30min。
可选地，于所述步骤S3之后，进一步对所述石墨烯-氮化硼异质结进行退火处理，以去除所述石墨烯-氮化硼异质结表面的污染物。
可选地，所述退火处理的温度范围是600～900℃，保护气氛包括氩气或氮气中的至少一种，退火时间为10～30min。
可选地，所述石墨烯为单晶石墨烯或石墨烯连续膜。
可选地，所述石墨烯连续膜为单层或多层。
可选地，所述氮化硼为六角单晶氮化硼或氮化硼连续膜。
可选地，所述氮化硼连续膜为单层或多层。
可选地，得到石墨烯-氮化硼异质结之后，继续在所述石墨烯-氮化硼异质结表面干法转移石墨烯、氮化硼或石墨烯-氮化硼异质结。
如上所述，本发明的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，具有以下有益效果：本发明利用热释胶带的连续转移，得到上下表面干燥且干净的石墨烯/氮化硼，转移方法条件简单、成本低、重复性好、且对环境友好，这种干法转移成功避免了湿法转移过程中因对金属生长衬底腐蚀所引入的金属离子和化学基团，同时也避免了在去除PMMA胶等过程中对石墨烯、氮化硼的表面形貌的破损更避免了残胶的去除不干净的可能性。本发明通过干法转移从金属生长衬底上转移剥离的石墨烯、氮化硼，所需要的步骤少、程序快速便捷，石墨烯、氮化硼的上下表面干净且无吸附物，为后期制备石墨烯的电子器件奠定了良好的基础。
附图说明
图1显示为本发明的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法的工艺流程图。
图2显示为将热释放胶带贴合于石墨烯表面的示意图。
图3显示为将热释放胶带-石墨烯结构从第二衬底上剥离的示意图。
图4显示为将热释放胶带表面粘附有石墨烯的一面贴合于氮化硼上的示意图。
图5显示为将热释放胶带-石墨烯-氮化硼结构从第一衬底上剥离的示意图。
图6显示为将热释放胶带-石墨烯-氮化硼结构覆盖到目标衬底上的示意图。
图7显示为揭去热释放胶带，得到位于目标衬底上的石墨烯-氮化硼异质结的示意图。
图8显示为热释放胶带干法转移得到的石墨烯/氮化硼单晶异质结的光学显微镜图像。
图9显示为热释放胶带干法转移得到的石墨烯/氮化硼单晶异质结的单晶石墨烯的拉曼图。
图10显示为热释放胶带干法转移得到的石墨烯/氮化硼单晶异质结的六方氮化硼的拉曼图。
图11显示为热释放胶带干法转移得到的石墨烯/氮化硼单晶异质结的AFM高度相图。
图12显示为热释放胶带干法转移得到的石墨烯/氮化硼单晶异质结的AFM相图。
图13显示为热释放胶带干法转移得到的单晶石墨烯/连续氮化硼异质结的光学显微镜图像。
图14显示为热释放胶带干法转移得到的连续石墨烯/连续氮化硼异质结的光学显微镜图像。
图15显示为热释放胶带干法转移得到的单晶石墨烯/机械剥离氮化硼异质结的光学显微镜图像。
图16显示为热释放胶带干法转移得到的单晶石墨烯/机械剥离氮化硼异质结的霍尔器件图。
图17显示为图16所示霍尔器件的性能拟合结果数据图。
图18显示为规格为150℃的热释放胶带干法转移得到的石墨烯/氮化硼单晶异质结的光学显微镜图像。
图19显示为实施例一中提供的改变退火温度后的石墨烯/氮化硼单晶异质结的光学显微镜图像。
元件标号说明
S1～S3 步骤
1 热释放胶带
2 石墨烯
3 第二衬底
4 氮化硼
5 第一衬底
6 目标衬底
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图19。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，请参阅图1，显示为所述石墨烯-氮化硼异质结的制备方法的工艺流程图，包括以下步骤：
S1：在热释放胶带上粘附石墨烯；
S2：将所述热释放胶带表面粘附有所述石墨烯的一面贴合到氮化硼上；
S3：加热使所述热释放胶带失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到石墨烯-氮化硼异质结。
下面通过具体的实施例来详细说明本发明的技术方案。
实施例一
本实施例中，将化学气相沉积(CVD)法生长的单晶石墨烯干法转移到化学气相沉积法生长的六方氮化硼上，得到石墨烯/氮化硼单晶异质结。
首先请参阅图2～图3，执行步骤S1：在热释放胶带1上粘附石墨烯2。
具体的，先在第二衬底3上制备石墨烯2。作为示例，所述第二衬底3选用厚度为25μm的铜箔。在其它实施例中，所述第二衬底3也可选用其它催化衬底，如Ni、Pt等，此处不应过分限制本发明的保护范围。
化学气相沉积法生长石墨烯的生长过程中生长温度是1000℃～1050℃，腔室内的压强是20Pa～102kPa，还原气体是氢气，惰性气体是氩气，且氢气的流量是5sccm～200sccm，氩气的流量是300sccm～2000sccm，气态碳源的流量是5sccm～100sccm；生长时间是15min～45min。当然，生长条件可以根据实际情况进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
作为示例，在所述第二衬底3上生长石墨烯的过程如下：
采用经典的电化学抛光工艺对所述铜箔表面进行抛光。其中，电化学抛光液选用体积比为85％的磷酸溶液，电流密度为0.2A/cm2，抛光时间为1～2min。抛光结束后用丙酮和异丙醇各自超声清洗10min，之后用氮气枪将抛光后的铜箔吹干，即可得到表面粗糙度在50nm以下的厚度约为20μm的干净铜箔。
再将抛光后洗净的铜箔在1050℃条件下退火2h。退火过程在常压下进行，选用的气氛为氢气和氩气，退火气压为常压。氩气流量为300sccm，氢气流量为15sccm。
退火结束后，将铜箔衬底的温度维持在1050℃，将腔室内的压强维持在常压，在腔体中引入局部通碳源用细管，通入浓度为0.5％的甲烷气体。初始气态碳源甲烷的流量是5～8sccm。本实施例中，采用梯度提升甲烷气体流量的方法，每小时提升流量3～5sccm。整个过程中氩气和氢气作为载气，氩气流量是300sccm，氢气流量是15sccm，生长时间是30min。
生长结束后，将甲烷气源关闭，并在Ar：H2＝20:1气氛下使铜镍合金箔衬底自然冷却至室温后将衬底取出，得到位于铜箔上的单晶石墨烯。所述单晶石墨烯为单层，厚度是0.34nm。
需要指出的是，在其它实施例中，化学气相沉积单晶石墨烯的工艺条件可以根据需要进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
接着即可进行单晶石墨烯薄膜的干法转移。如图1所示，在选定单晶石墨烯范围后，用热释放胶带1将石墨烯2紧贴住，形成热释放胶带-石墨烯-铜箔结构。如图2所示，缓慢将热释放胶带-石墨烯结构从铜箔剥离。
然后请参阅图3～图6，执行步骤S2：将所述热释放胶带表面粘附有所述石墨烯的一面贴合到氮化硼上。
作为示例，先提供表面形成有氮化硼的第一衬底，将所述热释放胶带表面粘附有所述石墨烯的一面贴合到所述氮化硼上，形成热释放胶带-石墨烯-氮化硼-第一衬底结构；然后将热释放胶带-石墨烯-氮化硼结构从所述第一衬底上剥离，并覆盖到目标衬底上。
具体的，先采用化学气相沉积法在第一衬底5上制备氮化硼4，所述第一衬底5包括但不限于Cu、Ni、Pt等催化衬底，本实施例中，所述第一衬底5以铜箔为例。
化学气相沉积法生长氮化硼的生长过程中，生长温度是950℃～1090℃，腔室内的压强是20Pa～102kPa，保护气体是氢气，且氢气的流量是20sccm～50sccm，源物质包括但不限于BH3NH3、(HBNH)3、(HBNCl)3及(ClNH)3，生长时间是10min～180min。当然，生长条件可根据具体情况进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
作为示例，化学气相沉积生长氮化硼过程如下：
将退火处理的铜箔衬底维持温度在1050℃，将腔室内的压强维持在常压，在腔体中引入源物质氨硼烷，温度升至80～85℃并保持20min进行六方氮化硼薄膜的生长。生长结束后，将甲烷气源关闭，并在Ar：H2＝20:1气氛下使铜箔衬底自然冷却至室温后，将铜箔衬底取出，得到位于铜箔上的单晶氮化硼。
接着即可进行单晶氮化硼薄膜的干法转移。如图4所示，选定单晶氮化硼范围后，将所述热释放胶带1表面粘附有所述石墨烯2的一面贴合到氮化硼4上，形成热释放胶带-石墨烯-氮化硼-铜箔结构。如图5所示，缓慢将热释放胶带-石墨烯-氮化硼结构从铜箔剥离。如图6所示，将热释放胶带-石墨烯-氮化硼结构覆盖到目标衬底6上。所述目标衬底6包括但不限于石英(SiO2)、蓝宝石、柔性衬底等电子器件中常用衬底。
再请参阅图7，执行步骤S3：加热使所述热释放胶带1失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到位于所述目标衬底6上的石墨烯-氮化硼异质结。
具体的，加热使所述热释放胶带1失去粘性的温度范围是80～200℃，加热时间为2～30min。
需要指出的是，所述的热释放胶带可选用商用的热释放胶带，例如日本住友3M公司和中国山东海思材料公司的产品，其热释放胶带的规格包括100℃、120℃、150℃等。本实施例中，选用的热释放胶带规格是120℃，加热热释放胶带-石墨烯-氮化硼-目标衬底结构至120℃并维持15min，使得热释放胶带自动脱落，不会产生残留。
至此，制备得到了位于目标衬底上的石墨烯-氮化硼单晶异质结。
为了获得质量更好的石墨烯/氮化硼异质结，可以进一步对所述石墨烯-氮化硼异质结进行退火处理，以去除所述石墨烯-氮化硼异质结表面的污染物。所述退火处理的温度范围是600～900℃，保护气氛包括氩气或氮气中的至少一种，退火时间为10～30min。退火时，腔室内压强为20Pa～102kPa，且所述保护气体的流量是20～50sccm。本实施例中，所述退火温度优选为800℃，退火过程中将腔体维持在常压，通入氩气流量是50sccm，退火时间是30min。
请参阅图8～图12，显示为本实施例中通过热释放胶带干法转移得到的石墨烯/氮化硼单晶异质结的测试结果，其中，图8显示为所述石墨烯/氮化硼单晶异质结的光学显微镜图像，图9显示为所述石墨烯/氮化硼单晶异质结的单晶石墨烯的拉曼(RAMAN)图。图10显示为所述石墨烯/氮化硼单晶异质结的六方氮化硼的拉曼图。图11显示为所述石墨烯/氮化硼单晶异质结的AFM(原子力显微镜)高度相图。图12显示为所述石墨烯/氮化硼单晶异质结的AFM相图。
RAMAN测试特征峰表明干法转移的石墨烯/氮化硼单晶异质结有良好的结构。AFM高度相说明本实施例中石墨烯/氮化硼单晶异质结的平整图很好，AFM相图说明石墨烯/氮化硼单晶异质结中杂质很少，有利于后期器件制备与性能测试。
本实施例中，通过干法转移技术，对化学气相沉积法生长的单晶石墨烯和化学气相沉积法生长的六方氮化硼转移，干法转移过程中避免了对金属生长衬底的化学腐蚀，从而保证了单晶石墨烯和六方氮化硼具有干净的上下表面。通过干法转移技术的步骤重复，可以连续转移尺寸在20μm～40μm的单晶石墨烯和尺寸在20μm～30μm的六方氮化硼，形成石墨烯/氮化硼单晶异质结。
实施例二
本实施例与实施例一采用基本相同的技术方案，不同之处在于，实施例一中是将化学气相沉积法生长的单晶石墨烯干法转移到化学气相沉积法生长的六方氮化硼上，得到石墨烯/氮化硼单晶异质结，而本实施例中，是将化学气相沉积法生长的单晶石墨烯干法转移到化学气相沉积法生长的连续氮化硼上，得到单晶石墨烯/连续氮化硼异质结。
本实施例与实施例一的区别在于：将实施例一中氮化硼薄膜的生长温度提升至1100℃，生长时间延长至150min。其余工艺参数与实施例一相同。本实施例中，所述氮化硼连续膜为单层或多层，优选为1～3层。
图13显示为本实施例中通过热释放胶带干法转移得到的单晶石墨烯/连续氮化硼异质结的光学显微镜图像。
实施例三
本实施例与实施例一采用基本相同的技术方案，不同之处在于，实施例一中是将化学气相沉积法生长的单晶石墨烯干法转移到化学气相沉积法生长的六方氮化硼上，得到石墨烯/氮化硼单晶异质结，而本实施例中，是将化学气相沉积法生长的连续石墨烯干法转移到化学气相沉积法生长的连续氮化硼上，得到连续石墨烯/连续氮化硼异质结。
本实施例与实施例一的区别在于：将实施例一中石墨烯薄膜的生长温度提升至1200℃，生长时间延长至120min。将实施例一中氮化硼薄膜的生长温度提升至1100℃，生长时间延长至150min。其余工艺参数与实施例一相同。
本实施中，所述石墨烯连续膜为单层或多层，优选为1～5层。对于单层石墨烯连续膜，其厚度是0.34nm，对于双层石墨烯连续膜，其厚度为0.68nm，对于三层石墨烯连续膜，其厚度为1.02nm，依次类推。
图13显示为本实施例中通过热释放胶带干法转移得到的连续石墨烯/连续氮化硼异质结的光学显微镜图像。
实施例四
本实施例中，先通过热释放胶带将氮化硼干法转移到目标衬底上，然后再通过热释放胶带将石墨烯干法转移到位于目标衬底上的氮化硼上，形成石墨烯-氮化硼异质结。
首先执行步骤S1：在热释放胶带上粘附石墨烯。
本实施例中，所述步骤S1与实施例一、二或三基本相同，可参见相应部分，此处不再赘述。
然后执行步骤S2：将所述热释放胶带表面粘附有所述石墨烯的一面贴合到氮化硼上。
本实施例中，所述步骤S2包括如下过程：
S2-1：在另一热释放胶带上粘附氮化硼；
S2-2：将所述热释放胶带粘附有所述氮化硼的一面贴合到目标衬底上；
S2-3：加热使所述氮化硼上的热释放胶带失去粘性，然后揭去所述氮化硼上的热释放胶带，形成氮化硼-目标衬底结构；
S2-4：将粘附有所述石墨烯的热释放胶带覆盖到所述氮化硼表面，得到热释放胶带-石墨烯-氮化硼-目标衬底结构。
具体的，于所述步骤S2-1，在另一热释放胶带上粘附氮化硼的方法可以是采用热释放胶带将金属衬底上化学气相生长的氮化硼粘附起来，也可以是机械剥离法。
具体的，通过机械剥离法在另一热释放胶带上粘附氮化硼薄膜包括以下步骤：将氮化硼粉体粘贴在热释放胶带上，多次对折热释放胶带，层层剥离氮化硼粉体，直至热释放胶带上留下预设层数的氮化硼。所述预设层数优选为1～5层。
得到所述热释放胶带-石墨烯-氮化硼-目标衬底结构之后，再执行步骤S3：加热使所述热释放胶带-石墨烯-氮化硼-目标衬底结构中的热释放胶带失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到位于所述目标衬底上的石墨烯-氮化硼异质结。
请参阅图15，显示为本实施例中得到的单晶石墨烯/机械剥离氮化硼异质结的光学显微镜图像。图16显示为该单晶石墨烯/机械剥离氮化硼异质结的霍尔器件图。图17显示为图16所示霍尔器件的性能拟合结果数据图，其中Rxx表示长程电阻，Rxy表示霍尔电阻，性能测试结果表明用热释放胶带干法转移的石墨烯/氮化硼异质结有很好的表面平整度，并没有太多的杂质引入。
实施例五
本实施例与实施例一的区别在于：将实施例一中热释放胶带规格改为150℃，加热温度提升至150℃，加热时间缩短为3min。其余工艺参数与实施例一相同。
相比于实施例一，随着热释放胶带的粘度增加，干法转移过程中也要随之提高加热温度。适当提高热释放胶带的加热温度不会对石墨烯、氮化硼性能产生太大影响。图18显示为规格为150℃的热释放胶带干法转移得到的石墨烯/氮化硼单晶异质结的光学显微镜图像。
实施例六
本实施例与实施例一的区别在于：将实施例一中对石墨烯-氮化硼异质结的退火温度提升至900℃，退火时间缩短为15min。其余工艺参数与实施例一相同。图19显示为改变退火温度及退火时间后的石墨烯/氮化硼单晶异质结的光学显微镜图像。
实施例七
本实施例与实施例一～实施例六任意一项的区别在于：于所述步骤S1中，在热释放胶带上粘附石墨烯的方法为机械剥离法。
具体的，通过机械剥离法在热释放胶带上粘附石墨烯包括以下步骤：将石墨烯粉体粘贴在热释放胶带上，多次对折热释放胶带，层层剥离石墨烯粉体，直至热释放胶带上留下预设层数的石墨烯。所述预设层数优选为1～5层。
实施例八
本实施例与实施例一～实施例八任意一项的区别在于：得到石墨烯-氮化硼异质结之后，继续在所述石墨烯-氮化硼异质结表面干法转移石墨烯、氮化硼或石墨烯-氮化硼异质结，即采用三次干法转移或多次干法转移，得到多层石墨烯-氮化硼异质结或多对石墨烯-氮化硼异质结叠加的复合结构。每次转移的石墨烯或氮化硼可以为单层或多层。
综上所述，本发明的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法利用热释胶带的连续转移，得到上下表面干燥且干净的石墨烯/氮化硼，转移方法条件简单、成本低、重复性好、且对环境友好，这种干法转移成功避免了湿法转移过程中因对金属生长衬底腐蚀所引入的金属离子和化学基团，同时也避免了在去除PMMA胶等过程中对石墨烯、氮化硼的表面形貌的破损更避免了残胶的去除不干净的可能性。本发明通过干法转移从金属生长衬底上转移剥离的石墨烯、氮化硼，所需要的步骤少、程序快速便捷，石墨烯、氮化硼的上下表面干净且无吸附物，为后期制备石墨烯的电子器件奠定了良好的基础。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (20)
1.一种石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于，所述石墨烯-氮化硼异质结的制备方法包括以下步骤：
S1：在热释放胶带上粘附石墨烯；
S2：将所述热释放胶带表面粘附有所述石墨烯的一面贴合到氮化硼上；
S3：加热使所述热释放胶带失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到石墨烯-氮化硼异质结。
2.根据权利要求1所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于，所述石墨烯-氮化硼异质结的制备方法包括以下步骤：
S1：在热释放胶带上粘附石墨烯；
S2：提供表面形成有氮化硼的第一衬底，将所述热释放胶带表面粘附有所述石墨烯的一面贴合到所述氮化硼上，形成热释放胶带-石墨烯-氮化硼-第一衬底结构；然后将热释放胶带-石墨烯-氮化硼结构从所述第一衬底上剥离，并覆盖到目标衬底上；
S3：加热使所述热释放胶带失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到位于所述目标衬底上的石墨烯-氮化硼异质结。
3.根据权利要求2所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：于所述步骤S2中，通过化学气相沉积法在所述第一衬底上生长得到所述氮化硼。
4.根据权利要求3所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：所述第一衬底包括Cu、Ni或Pt。
5.根据权利要求1所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于，所述石墨烯-氮化硼异质结的制备方法包括以下步骤：
S1：在热释放胶带上粘附石墨烯；
S2：在另一热释放胶带上粘附氮化硼；
将所述热释放胶带粘附有所述氮化硼的一面贴合到目标衬底上；
加热使所述氮化硼上的热释放胶带失去粘性，然后揭去所述氮化硼上的热释放胶带，形成氮化硼-目标衬底结构；
将粘附有所述石墨烯的热释放胶带覆盖到所述氮化硼表面，得到热释放胶带-石墨烯-氮化硼-目标衬底结构；
S3：加热使所述热释放胶带-石墨烯-氮化硼-目标衬底结构中的热释放胶带失去粘性，然后揭去所述热释放胶带，得到位于所述目标衬底上的石墨烯-氮化硼异质结。
6.根据权利要求5所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：于所述步骤S2中，在另一热释放胶带上粘附氮化硼的方法为机械剥离法。
7.根据权利要求6所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：通过机械剥离法在另一热释放胶带上粘附氮化硼薄膜包括以下步骤：将氮化硼粉体粘贴在热释放胶带上，多次对折热释放胶带，层层剥离氮化硼粉体，直至热释放胶带上留下预设层数的氮化硼。
8.根据权利要求2～7任意一项所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：所述目标衬底包括石英、蓝宝石或柔性衬底。
9.根据权利要求1～7任意一项所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：于所述步骤S1中，在热释放胶带上粘附石墨烯包括以下步骤：
提供第二衬底，通过化学气相沉积法在所述第二衬底上生长石墨烯；
将所述热释放胶带贴合于所述石墨烯表面，形成热释放胶带-石墨烯-第二衬底结构；
将热释放胶带-石墨烯结构从所述第二衬底上剥离。
10.根据权利要求9所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：所述第二衬底包括Cu、Ni或Pt。
11.根据权利要求1～7任意一项所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：于所述步骤S1中，在热释放胶带上粘附石墨烯的方法为机械剥离法。
12.根据权利要求11所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于，通过机械剥离法在热释放胶带上粘附石墨烯包括以下步骤：将石墨烯粉体粘贴在热释放胶带上，多次对折热释放胶带，层层剥离石墨烯粉体，直至热释放胶带上留下预设层数的石墨烯。
13.根据权利要求1～7任意一项所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：加热使所述热释放胶带失去粘性的温度范围是80～200℃，加热时间为2～30min。
14.根据权利要求1～7任意一项所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：于所述步骤S3之后，进一步对所述石墨烯-氮化硼异质结进行退火处理，以去除所述石墨烯-氮化硼异质结表面的污染物。
15.根据权利要求13所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：所述退火处理的温度范围是600～900℃，保护气氛包括氩气或氮气中的至少一种，退火时间为10～30min。
16.根据权利要求1～7任意一项所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：所述石墨烯为单晶石墨烯或石墨烯连续膜。
17.根据权利要求16所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：所述石墨烯连续膜为单层或多层。
18.根据权利要求1～7任意一项所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：所述氮化硼为六角单晶氮化硼或氮化硼连续膜。
19.根据权利要求18所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：所述氮化硼连续膜为单层或多层。
20.根据权利要求1～7任意一项所述的石墨烯-氮化硼异质结的制备方法，其特征在于：得到石墨烯-氮化硼异质结之后，继续在所述石墨烯-氮化硼异质结表面干法转移石墨烯、氮化硼或石墨烯-氮化硼异质结。
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106145103A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-11-23 | 中国人民大学 | 一种基于石墨烯的二维层状异质结的制备方法 |
| CN106298466A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-04 | 西安电子科技大学 | 基于热释胶带的二维过渡金属硫属化合物转移方法 |
| CN106409687A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-15 | 中国科学院金属研究所 | 一种将纯净超薄二维材料置于堆垛顶层的方法 |
| CN108793145A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-11-13 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种原子级厚度石墨烯/氮化硼复合异质薄膜及制备 |
| CN108923257A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-11-30 | 东南大学 | 一种激光二极管及其制备方法 |
| CN108987343A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-12-11 | 中国科学技术大学 | 石墨烯晶体管电路装置及其制备方法 |
| CN109727902A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 南方科技大学 | 转移探针、二维异质结及其制备方法和二维异质结的制备系统 |
| CN110241400A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-17 | 西安交通大学 | 无胶转移制备单层过渡金属硫族化合物纵向异质结的方法 |
| CN110629190A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-12-31 | 北京大学 | 一种亚10纳米稳定石墨烯量子点的制备方法 |
| CN110963460A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 复旦大学 | 二维材料解理方法 |
| CN112582542A (zh) * | 2020-12-06 | 2021-03-30 | 南开大学 | 一种基于二维范德华异质结构的单分子场效应晶体管及其制备方法 |
| CN113666364A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-19 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 石墨烯连续膜的干法转移方法 |
| CN115626639A (zh) * | 2022-11-02 | 2023-01-20 | 吉林大学 | 一种大面积氮化硼/石墨烯垂直异质结薄膜及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102496421A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-13 | 兰州大学 | 大面积柔性导电薄膜的制备方法 |
| CN103219403A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-07-24 | 苏州大学 | 基于二维层状原子晶体材料的光探测器 |
| CN103493204A (zh) * | 2011-03-22 | 2014-01-01 | 曼彻斯特大学 | 关于石墨烯的结构和方法 |
| CN103979975A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-08-13 | 上海交通大学 | 一种多层类异质结结构三元硼碳氮功能材料的合成方法 |
-
2015
- 2015-06-01 CN CN201510292023.9A patent/CN104944417A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103493204A (zh) * | 2011-03-22 | 2014-01-01 | 曼彻斯特大学 | 关于石墨烯的结构和方法 |
| CN102496421A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-13 | 兰州大学 | 大面积柔性导电薄膜的制备方法 |
| CN103219403A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-07-24 | 苏州大学 | 基于二维层状原子晶体材料的光探测器 |
| CN103979975A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-08-13 | 上海交通大学 | 一种多层类异质结结构三元硼碳氮功能材料的合成方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| C.R. DEAN ET AL.: "Boron nitride substrates for high-quality graphene electronics", 《NATURE NANOTECHNOLOGY》 * |
| HONG WANG ET AL.: "Two-dimensional heterostructures: fabrication,characterization, and application", 《NANOSCALE》 * |
| 任文才等: "石墨烯的化学气相沉积法制备", 《新型炭材料》 * |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106145103A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-11-23 | 中国人民大学 | 一种基于石墨烯的二维层状异质结的制备方法 |
| CN106145103B (zh) * | 2016-08-10 | 2018-06-26 | 中国人民大学 | 一种基于石墨烯的二维层状异质结的制备方法 |
| CN106298466A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-04 | 西安电子科技大学 | 基于热释胶带的二维过渡金属硫属化合物转移方法 |
| CN106409687A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-15 | 中国科学院金属研究所 | 一种将纯净超薄二维材料置于堆垛顶层的方法 |
| CN106409687B (zh) * | 2016-11-30 | 2020-02-18 | 中国科学院金属研究所 | 一种将纯净超薄二维材料置于堆垛顶层的方法 |
| CN109727902A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 南方科技大学 | 转移探针、二维异质结及其制备方法和二维异质结的制备系统 |
| CN109727902B (zh) * | 2017-10-31 | 2020-11-10 | 南方科技大学 | 转移探针、二维异质结及其制备方法和二维异质结的制备系统 |
| CN108987343A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-12-11 | 中国科学技术大学 | 石墨烯晶体管电路装置及其制备方法 |
| CN108923257A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-11-30 | 东南大学 | 一种激光二极管及其制备方法 |
| CN108793145A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-11-13 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种原子级厚度石墨烯/氮化硼复合异质薄膜及制备 |
| CN110963460B (zh) * | 2018-09-28 | 2020-12-25 | 复旦大学 | 二维材料解理方法 |
| CN110963460A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 复旦大学 | 二维材料解理方法 |
| CN110629190B (zh) * | 2018-12-07 | 2020-11-03 | 北京大学 | 一种亚10纳米稳定石墨烯量子点的制备方法 |
| CN110629190A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-12-31 | 北京大学 | 一种亚10纳米稳定石墨烯量子点的制备方法 |
| CN110241400A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-17 | 西安交通大学 | 无胶转移制备单层过渡金属硫族化合物纵向异质结的方法 |
| CN112582542A (zh) * | 2020-12-06 | 2021-03-30 | 南开大学 | 一种基于二维范德华异质结构的单分子场效应晶体管及其制备方法 |
| CN113666364A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-19 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 石墨烯连续膜的干法转移方法 |
| CN115626639A (zh) * | 2022-11-02 | 2023-01-20 | 吉林大学 | 一种大面积氮化硼/石墨烯垂直异质结薄膜及其制备方法 |
| CN115626639B (zh) * | 2022-11-02 | 2024-02-27 | 吉林大学 | 一种大面积氮化硼/石墨烯垂直异质结薄膜及其制备方法 |
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