CN108251808B - 铜掺杂多层石墨烯的制备方法 - Google Patents

铜掺杂多层石墨烯的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108251808B
CN108251808B CN201810025878.9A CN201810025878A CN108251808B CN 108251808 B CN108251808 B CN 108251808B CN 201810025878 A CN201810025878 A CN 201810025878A CN 108251808 B CN108251808 B CN 108251808B
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
layer graphene
aluminum bar
preparation
cladding aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810025878.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108251808A (zh
Inventor
唐利斌
姬荣斌
项金钟
高树雄
袁绶章
魏虹
铁筱滢
李雄军
左大凡
王燕
林占文
韩福忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming Institute of Physics
Original Assignee
Kunming Institute of Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming Institute of Physics filed Critical Kunming Institute of Physics
Priority to CN201810025878.9A priority Critical patent/CN108251808B/zh
Publication of CN108251808A publication Critical patent/CN108251808A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108251808B publication Critical patent/CN108251808B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0605—Carbon

Abstract

铜掺杂多层石墨烯的制备方法，涉及石墨烯，尤其是一种通过异质铜原子的掺杂，有效地调制多层石墨烯的结构和能级，从而提高多层石墨烯光电性质的铜掺杂多层石墨烯的制备方法。本发明以石墨靶材和铜靶材作为原材料，采用磁控溅射中直流和射频共同溅射，在碳基体中引入铜元素，使多层石墨烯的结构和能级得到有效改善；本发明采用廉价、易得、无毒的石墨靶材和铜靶材作为原材料，在碳基体中引入铜元素，多层石墨烯的结构和能级得到了有效的改善，电子跃迁模式更加多样化；其光电性质得到了有效的改变，可用于探测器、发光二极管、太阳能电池、超级电容器、锂离子电池、荧光材料等领域。

Description

铜掺杂多层石墨烯的制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯，尤其是一种通过异质铜原子的掺杂，有效地调制多层石墨烯的结构和能级，从而提高多层石墨烯光电性质的铜掺杂多层石墨烯的制备方法。
背景技术
近年来，随着科技的不断进步，世界各国对探测器性能的要求不断提高，越来越偏向于小型化和高性能器件。这对碳膜的平整性和均匀性提出了很高的要求，在工业上单层石墨烯很难达到这方面的要求，很多科研人员转向多层石墨烯的研究，其不仅平整性和均匀性很好，而且保留了石墨烯的很多性能。磁控溅射则是一种很好的制备薄膜的方法，然而单独制得的石墨烯薄膜表明均匀，可电阻太大，不利于其在光电探测器领域应用。铜掺杂能起到催化的作用，使石墨烯薄膜的结构和光电性能得到有效的调节，掺杂后其电阻能降低3个量级以上，有效的提高了石墨烯的性能。
石墨烯的零带隙限制了其应用，掺杂可以对其进行修饰，调节其能带结构，电学性能得到有效的提升，应用更加广泛。掺杂的浓度通过调节溅射功率大小和时间来控制，不同浓度的材料导电能力不同。不同的掺杂元素决定材料的导电类型。p型和n型掺杂多层石墨烯，在探测器领域、发光二极管、太阳能电池、超级电容器、锂离子电池、荧光材料等领域有广泛的应用。
现有的掺杂工艺，其原料价格高昂，导致掺杂型石墨烯的价格高，不利于大规模生产。
发明内容
本发明所要解决的就是现有掺杂型石墨烯价格高，不利于大规模生产的问题，提供一种通过异质铜原子的掺杂，有效地调制多层石墨烯的结构和能级，从而提高多层石墨烯光电性质的铜掺杂多层石墨烯的制备方法。
本发明的铜掺杂多层石墨烯的制备方法，其特征在于本制备方法以石墨靶材和铜靶材作为原材料，采用磁控溅射中直流和射频共同溅射，在碳基体中引入铜元素，使多层石墨烯的结构和能级得到有效改善，具体步骤如下：
1）、射频上放置铜靶材，直流上放置石墨靶材；
2）、将腔体的真空压强抽至10-3Pa以下，通入氩气，氩气压强为10~0.1Pa；
3）、调整射频功率为20W~30W，直流功率为100W~150W，共同溅射为30min，即可得到薄膜状的铜掺杂多层石墨烯。
上述制备步骤中，其温度为室温。
本发明制得的薄膜的中掺杂浓度可以通过调节溅射的功率和时间来实现；薄膜的衬底可以用石英片、玻璃片、硅片和柔性材料等不同材料；制得的薄膜是直接制得，不需要经过转移、刻蚀等步骤。
本发明的铜掺杂多层石墨烯的制备方法，采用廉价、易得、无毒的石墨靶材和铜靶材作为原材料，在碳基体中引入铜元素，多层石墨烯的结构和能级得到了有效的改善，电子跃迁模式更加多样化；其光电性质得到了有效的改变，可用于探测器、发光二极管、太阳能电池、超级电容器、锂离子电池、荧光材料等领域，制备过程中具有以下优点：
1）、整体技术路线创新，采用易得、无毒、廉价的石墨靶材和铜靶材作为原材料，用磁控溅射中直流和射频共同溅射的方法制备得到铜掺杂多层石墨烯；
2）、此方法制备铜掺杂多层石墨烯操作性可行，具有优异的光电性质，掺杂的铜元素调节了多层石墨烯的带隙，有效地改变了多层石墨烯的性能；
3）、铜掺杂浓度可调；
4）、制得的薄膜表明光滑且均匀；
5）、此方法材料容易得到，成本低廉，方法简单，可用于大规模生产。
附图说明
图1为铜掺杂多层石墨烯的实物图。
图2为铜掺杂多层石墨烯的SEM图。
图3为铜掺杂多层石墨烯的AFM图。
图4为铜掺杂多层石墨烯的Raman光谱图。
具体实施方式
实施例1：一种铜掺杂多层石墨烯的制备方法，以石墨靶材和铜靶材作为原材料，采用磁控溅射中直流和射频共同溅射，在碳基体中引入铜元素，使多层石墨烯的结构和能级得到有效改善，具体步骤如下：
1）、射频上放置铜靶材，直流上放置石墨靶材；
2）、将腔体的真空压强抽至10-3Pa以下，通入氩气，氩气压强为10~0.1Pa；
3）、调整射频功率为20W~30W，直流功率为100W~150W，共同溅射为30min，即可得到薄膜状的铜掺杂多层石墨烯。

Claims (2)

1.一种铜掺杂多层石墨烯的制备方法，其特征在于本制备方法以石墨靶材和铜靶材作为原材料，采用磁控溅射中直流和射频共同溅射，在碳基体中引入铜元素，使多层石墨烯的结构和能级得到有效改善，具体步骤如下：
1）、射频上放置铜靶材，直流上放置石墨靶材；
2）、将腔体的真空压强抽至10-3Pa以下，通入氩气，氩气压强为10~0.1Pa；
3）、调整射频功率为20W~30W，直流功率为100W~150W，共同溅射为30min，即可得到薄膜状的铜掺杂多层石墨烯。
2.如权利要求1所述的铜掺杂多层石墨烯的制备方法，其特征在于上述制备步骤中，其温度为室温。
CN201810025878.9A 2018-06-05 2018-06-05 铜掺杂多层石墨烯的制备方法 Active CN108251808B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810025878.9A CN108251808B (zh) 2018-06-05 2018-06-05 铜掺杂多层石墨烯的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810025878.9A CN108251808B (zh) 2018-06-05 2018-06-05 铜掺杂多层石墨烯的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108251808A CN108251808A (zh) 2018-07-06
CN108251808B true CN108251808B (zh) 2019-12-03

Family

ID=62726129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810025878.9A Active CN108251808B (zh) 2018-06-05 2018-06-05 铜掺杂多层石墨烯的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108251808B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200249190A1 (en) * 2019-01-31 2020-08-06 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Portable impedance based chemical sensor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140205763A1 (en) * 2013-01-22 2014-07-24 Nutech Ventures Growth of graphene films and graphene patterns
CN103560172B (zh) * 2013-11-05 2015-10-21 华北电力大学 一种制备高导电率多晶硅薄膜的方法
CN104388902A (zh) * 2014-12-03 2015-03-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种基体表面高导电性的碳基涂层及其制备方法
CN106571173B (zh) * 2016-11-04 2018-10-12 郑州新世纪材料基因组工程研究院有限公司 耐高温复合透明导电膜、制备方法和应用
CN108468017B (zh) * 2018-03-20 2020-05-19 西安福莱电工合金有限公司 一种在铜触点表面制备银石墨复合镀层的磁控溅射方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108251808A (zh) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102260858B (zh) 一种在各种基底上直接生长石墨烯的方法
Liu et al. Enhanced efficiency of graphene-silicon Schottky junction solar cells by doping with Au nanoparticles
CN102936009B (zh) 一种在碳化硅衬底上制作低层数石墨烯薄膜的方法
CN107190246A (zh) 一种具有优良场发射性能的石墨烯/金刚石复合膜及其制备方法
CN108658065B (zh) 一种石墨烯掺杂制备和修复方法
CN103681969B (zh) 一种基于SiC衬底光导开关制作方法
CN105463401A (zh) 一种化学气相沉积制备硅掺杂石墨烯材料的方法
CN103407988A (zh) 一种低温制备石墨烯薄膜的方法
CN106884144A (zh) n型CuO薄膜的制备方法、反型异质结
CN112086344B (zh) 一种铝镓氧/氧化镓异质结薄膜的制备方法及其在真空紫外探测中的应用
Park et al. Characteristics of sputtered Al-doped ZnO films for transparent electrodes of organic thin-film transistor
CN107012443B (zh) 一种绝缘衬底图形化直接生长石墨烯的工艺方法
CN108251808B (zh) 铜掺杂多层石墨烯的制备方法
CN102206867B (zh) 一种石墨烯单晶片的制备方法
Lin et al. Direct growth of graphene nanowalls on quartz substrates as transparent conductive electrodes for perovskite solar cells
CN111223943A (zh) 一种基于碳量子点和石墨烯的光电探测器及制备方法
WO2019119958A1 (zh) SiC功率二极管器件的制备方法及其结构
WO2021072857A1 (zh) 具有透明电极的显示基板及其制备方法
Lee et al. Characteristics of Al-doped ZnO films annealed at various temperatures for InGaZnO-based thin-film transistors
CN103334083B (zh) 一种Mg掺杂AlN基稀磁半导体薄膜的制备方法
Li et al. CuI-Si heterojunction solar cells with carbon nanotube films as flexible top-contact electrodes
CN103311104B (zh) 一种石墨烯的制备方法
Chen et al. Hydrogen-free synthesis of graphene–graphitic films directly on Si substrate by plasma enhanced chemical vapor deposition
TWI404129B (zh) Method for manufacturing carbon film with semiconductor properties
CN104078238B (zh) 一种高调谐压控透明氧化镍薄膜电容器的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant