[發明專利]一種石墨烯/金屬復合導體及其制備方法和傳輸線

在審

• 申請號: 202010620150.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111899911A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 劉悅;郭沖霄;姚松松;范同祥
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B1/04;H01B13/00;C23C16/52;C23C16/26;C25F3/22;H01P3/00;H01P3/06;H01P3/08
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

本發明涉及一種石墨烯/金屬復合導體及其制備方法和傳輸線。上述石墨烯/金屬復合導體包括：金屬導體和兩層側面石墨烯層。金屬導體具有兩個側面，兩個側面相對設置；每層側面石墨烯層原位生長在金屬導體的一個側面上，每層側面石墨烯層的厚度均為0.5μm～8μm，每層側面石墨烯層的寬度均為0.3nm～10nm。上述石墨烯/金屬復合導體能夠作為傳輸線的導體材料，使得傳輸線在使用時實現阻抗可調范圍為30Ω～80Ω，能夠實現與器件或系統阻抗匹配動態可調。

技術領域

本發明涉及通信材料技術領域，特別是涉及一種石墨烯/金屬復合導體及其制備方法和傳輸線。

背景技術

目前，在太赫茲頻段下使用的傳輸線存在傳輸線無法實現與器件或系統阻抗匹配動態調整的問題，嚴重影響通信系統信號傳輸質量。

發明內容

基于此，有必要提供一種石墨烯/金屬復合導體，該復合導體能夠作為傳輸線的導體材料，且使得傳輸線在太赫茲頻段下使用時實現阻抗與器件或系統匹配動態可調。

此外，還提供一種石墨烯/金屬復合導體和傳輸線。

一種石墨烯/金屬復合導體，包括：

金屬導體，所述金屬導體具有兩個側面，所述兩個側面相對設置；及

兩層側面石墨烯層，每層所述側面石墨烯層原位生長在所述金屬導體的一個所述側面上，每層所述側面石墨烯層的厚度均為0.5μm～8μm，每層所述側面石墨烯層的寬度均為0.3nm～10nm。

在其中一個實施例中，所述金屬導體的材料為銅、銅合金、鋁或鋁合金；或者，所述金屬導體包括基材及沉積在所述基材上的金單質層、銀單質層或錫單質層，所述基材為銅、銅合金、鋁或鋁合金。

在其中一個實施例中，所述金屬導體的厚度為0.5μm～8μm，所述金屬導體的寬度為20μm～2mm。

在其中一個實施例中，所述金屬導體還具有兩個主表面，所述兩個主表面相對設置，所述石墨烯/金屬復合導體還包括；兩層主石墨烯層，每層所述主石墨烯層原位生長在所述金屬導體的一個所述主表面上，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體的總厚度為0.5μm～8μm；及/或，所述金屬導體的表面粗糙度小于5nm。

一種石墨烯/金屬復合導體的制備方法，包括如下步驟：

提供金屬導體，所述金屬導體具有兩個側面，所述兩個側面相對設置；及

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

在其中一個實施例中，所述采用化學氣相沉積的方式在所述金屬導體的所述兩個側面原位生長石墨烯的步驟之前，還包括對所述金屬導體進行電化學拋光，控制所述金屬導體的表面粗糙度小于5nm的步驟。

在其中一個實施例中，所述對所述金屬導體進行電化學拋光的步驟中，采用的拋光液的配方為：每100mL水中，添加有10mL～100mL乙醇、1mL～30mL異丙醇及0.01g～5.00g尿素，并調節pH至2～6。

在其中一個實施例中，所述對金屬導體進行電化學拋光的步驟中，外加電壓為1V～20V，拋光時間為20s～200s。

在其中一個實施例中，所述采用化學氣相沉積的方式在所述金屬導體的所述兩個側面原位生長石墨烯的步驟包括：在400℃～1100℃下，調節碳源流量和還原性氣體流量分別為5sccm～200sccm和1sccm～200sccm，生長壓力為0.05Torr～800Torr，保溫時間為2min～200min，以在所述金屬導體上生長石墨烯。