[發(fā)明專利]一種石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體及其制備方法和傳輸線

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010620150.8
• 申請(qǐng)日: 2020-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN111899911A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉悅;郭沖霄;姚松松;范同祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01B1/02
• 分類號(hào): H01B1/02;H01B1/04;H01B13/00;C23C16/52;C23C16/26;C25F3/22;H01P3/00;H01P3/06;H01P3/08
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

1.一種石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體，其特征在于，包括：

金屬導(dǎo)體，所述金屬導(dǎo)體具有兩個(gè)側(cè)面，所述兩個(gè)側(cè)面相對(duì)設(shè)置；及

兩層側(cè)面石墨烯層，每層所述側(cè)面石墨烯層原位生長(zhǎng)在所述金屬導(dǎo)體的一個(gè)所述側(cè)面上，每層所述側(cè)面石墨烯層的厚度均為0.5μm～8μm，每層所述側(cè)面石墨烯層的寬度均為0.3nm～10nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體，其特征在于，所述金屬導(dǎo)體的材料為銅、銅合金、鋁或鋁合金；或者，所述金屬導(dǎo)體包括基材及沉積在所述基材上的金單質(zhì)層、銀單質(zhì)層或錫單質(zhì)層，所述基材為銅、銅合金、鋁或鋁合金；或者，所述金屬導(dǎo)體的厚度為0.5μm～8μm，所述金屬導(dǎo)體的寬度為20μm～2mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體，其特征在于，所述金屬導(dǎo)體還具有兩個(gè)主表面，所述兩個(gè)主表面相對(duì)設(shè)置，所述石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體還包括；兩層主石墨烯層，每層所述主石墨烯層原位生長(zhǎng)在所述金屬導(dǎo)體的一個(gè)所述主表面上，每層所述主石墨烯層的厚度均為0.3nm～10nm，兩層所述主石墨烯層及所述金屬導(dǎo)體的總厚度為0.5μm～8μm；及/或，所述金屬導(dǎo)體的表面粗糙度小于5nm。

4.一種石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供金屬導(dǎo)體，所述金屬導(dǎo)體具有兩個(gè)側(cè)面，所述兩個(gè)側(cè)面相對(duì)設(shè)置；及

采用化學(xué)氣相沉積的方式在所述金屬導(dǎo)體的所述兩個(gè)側(cè)面原位生長(zhǎng)石墨烯，得到沉積在所述金屬導(dǎo)體的所述兩個(gè)側(cè)面的兩層側(cè)面石墨烯層，每層所述側(cè)面石墨烯層的厚度為0.5μm～8μm，每層所述側(cè)面石墨烯層的寬度為0.3nm～10nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體的制備方法，其特征在于，所述采用化學(xué)氣相沉積的方式在所述金屬導(dǎo)體的所述兩個(gè)側(cè)面原位生長(zhǎng)石墨烯的步驟之前，還包括對(duì)所述金屬導(dǎo)體進(jìn)行電化學(xué)拋光，控制所述金屬導(dǎo)體的表面粗糙度小于5nm的步驟；及/或，

所述采用化學(xué)氣相沉積的方式在所述金屬導(dǎo)體的所述兩個(gè)側(cè)面原位生長(zhǎng)石墨烯的步驟包括：在400℃～1100℃下，調(diào)節(jié)碳源流量和還原性氣體流量分別為5sccm～200sccm和1sccm～200sccm，生長(zhǎng)壓力為0.05Torr～800Torr，保溫時(shí)間為2min～200min，以在所述金屬導(dǎo)體上生長(zhǎng)石墨烯。

6.根據(jù)權(quán)利要求4～5任一項(xiàng)所述的石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體的制備方法，其特征在于，所述金屬導(dǎo)體還具有兩個(gè)主表面，所述兩個(gè)主表面相對(duì)設(shè)置，所述采用化學(xué)氣相沉積的方式在所述金屬導(dǎo)體的所述兩個(gè)側(cè)面原位生長(zhǎng)石墨烯的步驟的同時(shí)，在所述金屬導(dǎo)體的所述兩個(gè)主表面上同時(shí)原位生長(zhǎng)石墨烯，得到沉積在所述金屬導(dǎo)體的所述兩個(gè)主表面的兩層主石墨烯層，每層所述主石墨烯層的厚度均為0.3nm～10nm，兩層所述主石墨烯層及所述金屬導(dǎo)體的總厚度為0.5μm～8μm。

7.一種傳輸線，其特征在于，包括導(dǎo)體，所述導(dǎo)體為權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體或由權(quán)利要求4～6任一項(xiàng)所述的石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體的制備方法制備得到的石墨烯/金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)體。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳輸線，其特征在于，所述傳輸線為微帶線，所述傳輸線還包括介質(zhì)板及設(shè)置在所述介質(zhì)板一側(cè)的接地金屬平板，所述導(dǎo)體設(shè)置在所述介質(zhì)板遠(yuǎn)離所述接地金屬平板的一側(cè)，所述導(dǎo)體為條形結(jié)構(gòu)，所述金屬導(dǎo)體的寬度為20μm～2mm，所述金屬導(dǎo)體的厚度為0.5μm～8μm，所述介質(zhì)板的厚度為10μm～800μm，所述傳輸線的特性阻抗為50Ω，所述導(dǎo)體的長(zhǎng)度與所述介質(zhì)板的長(zhǎng)度、所述接地金屬平板的長(zhǎng)度均為0.5mm～30mm，所述介質(zhì)板的寬度、所述接地金屬平板的寬度均為0.1mm～12mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求7～8任一項(xiàng)所述的傳輸線，其特征在于，在所述側(cè)面石墨烯層的化學(xué)勢(shì)調(diào)整區(qū)間為0eV～0.05eV時(shí)，所述傳輸線的阻抗可調(diào)范圍為30Ω～80Ω；及/或，

所述傳輸線在太赫茲頻段下的反射損耗小于-15dB，插入損耗大于-2dB。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳輸線，其特征在于，所述傳輸線的工作頻率為0.001THz～10THz；及/或，所述傳輸線為帶狀線、共面波導(dǎo)線、同軸線或平行雙導(dǎo)線。