[發明專利]h-BN上石墨烯納米帶的制備方法

有效

• 申請號: 201510098675.9
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104726845B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 王浩敏;賀立;陳令修;謝紅;王慧山;唐述杰;李蕾;張道禮;謝曉明;江綿恒
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙)31219
• 代理人: 余明偉

1.一種h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括步驟：

1)采用金屬催化刻蝕的方法于h-BN上形成具有納米帶狀溝槽結構的h-BN溝槽模板，所述h-BN溝槽的厚度為多個原子層；

2)采用化學氣相沉積方法于所述h-BN溝槽模板中生長石墨烯納米帶；

其中，步驟1)所述的金屬催化刻蝕的方法包括步驟：

1-1)于h-BN上形成一層具有催化刻蝕作用的金屬粒子薄膜；

1-2)對形成有金屬粒子薄膜的h-BN進行退火刻蝕，獲得表面具有納米帶狀溝槽結構的h-BN溝槽模板。

2.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：步驟1)中，所述h-BN包括h-BN塊體單晶、機械剝離解理得到的h-BN薄膜以及化學氣相沉積方法獲得的h-BN薄膜中的一種。

3.根據權利要求2所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：所述h-BN為通過機械剝離方法得到的具有原子級平整度的解理面的h-BN薄膜。

4.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：步驟1-1)為通過旋涂工藝將對h-BN具有催化刻蝕作用的金屬鹽溶液，包括Zn(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂、NiCl₂、FeCl₂、FeCl₃、CuSO₄、MgCl₂溶液中的一種或組合形成于h-BN表面。

5.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：通過控制金屬催化顆粒溶液的濃度來控制刻蝕所形成的納米帶狀溝槽結構的密度及分布，所述金屬催化顆粒溶液的濃度為5.29×10^-3mol/L～5.29×10^-1mol/L，通過改變金屬催化顆粒溶液的濃度控制h-BN納米帶刻蝕的密度。

6.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：步驟1-2)中的退火刻蝕為于CVD管式爐中對h-BN進行退火刻蝕，載氣為Ar，工作氣體根據不同的刻蝕取向選擇為H₂或O₂，其中，采用H₂及Ar流量比為1:1～1:10時，易獲得Armchair邊界結構的納米帶狀溝槽；采用O₂及Ar流量比為1:1～0:10時，易獲得Zigzag邊緣結構的納米帶狀溝槽。

7.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：所述退火刻蝕的溫度范圍為900℃～1300℃，通過控制退火刻蝕溫度控制h-BN的刻蝕速率。

8.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：所述退火刻蝕的時間范圍為10min～300min，通過控制退火刻蝕時間控制納米帶狀溝槽的深度、寬度、及長度。

9.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：所述納米帶狀溝槽結構的寬度為≤1μm，長度為≥100nm。

10.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：步驟2)所述的化學氣相沉積法包括低氣壓化學氣相沉積LPCVD、等離子增強化學氣相沉積PECVD、常壓化學氣相沉積法CVD以及脈沖激光沉積PLD中的一種。

11.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：步驟2)中生長石墨烯納米帶采用的碳源包括固態碳源、氣態碳源及液態碳源，其中，所述固態碳源包括石墨、葡萄糖、聚甲基丙烯酸酯中的一種或組合，所述液態碳源包括液體苯，所述氣態碳源包括甲烷、乙烯、乙炔中的一種或組合。

12.根據權利要求1所述的h-BN上石墨烯納米帶的制備方法，其特征在于：步驟2)中生長石墨烯納米帶采用的碳源為乙炔及甲烷，其中甲烷與乙炔氣體流量比為1:1～1:30。