[發(fā)明專利]確定二維材料生長合金催化劑中金屬原子最佳配比的方法

有效

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• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113046719B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程傳同;李劉杰;陳弘達;黃北舉
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇集萃腦機融合智能技術(shù)研究所有限公司
• 主分類號: C23C16/02
• 分類號: C23C16/02;C23C16/26;C23C16/32
• 代理公司: 蘇州三英知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 黃曉明

本發(fā)明揭示了一種確定二維材料生長合金催化劑中金屬原子最佳配比的方法。本發(fā)明提供的方法能夠在絕緣襯底上形成一層金屬原子配比漸變的合金催化劑層，并以該合金催化劑層作為二維材料的生長基底，然后根據(jù)該合金催化劑層上二維材料生長質(zhì)量最佳的位置處的金屬原子配比，來快速確定二維材料生長合金催化劑中金屬原子的最佳配比，該方法相較于現(xiàn)有技術(shù)能夠顯著的提高效率，減少實驗次數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二維材料生長技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠快速確定二維材料生長合金催化劑中金屬原子最佳配比的方法。

背景技術(shù)

銅和鎳是化學(xué)氣相沉積法(CVD)生長二維材料(如石墨烯)的常用金屬，由于銅對石墨烯生長的催化活性較弱，石墨烯生長速度較慢，另一方面，鎳對石墨烯生長的催化活性太強，容易長出多層石墨烯。為了高效的獲得單層石墨烯，研究者使用銅鎳合金作為催化劑生長石墨烯。為了找到最佳的銅鎳配比，通常在絕緣襯底表面先后沉積預(yù)定厚度(預(yù)定原子配比)的銅和鎳，然后退火獲得銅鎳合金，之后再生長石墨烯，觀察合金的催化效果；如果效果不好，就重新沉積另一厚度(另一原子配比)的銅和鎳，重復(fù)前述實驗步驟，直至找到催化效果最佳的銅鎳原子配比。

通過上述方法尋找最佳合金原子配比效率很低，一次實驗只能獲得一個數(shù)據(jù)，想獲得最佳的成分配比，需要很多次實驗，費時費力。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種能夠快速確定二維材料生長合金催化劑中金屬原子最佳配比的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠快速確定二維材料生長合金催化劑中金屬原子最佳配比的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種確定二維材料生長合金催化劑中金屬原子最佳配比的方法，包括以下步驟：

步驟1：在絕緣襯底的一表面上形成一層沿預(yù)定方向厚度逐漸增大的第一金屬催化劑層；

步驟2：在所述第一金屬催化劑層的表面上形成一層沿所述預(yù)定方向厚度逐漸減小的第二金屬催化劑層；

步驟3：退火處理，使第一金屬催化劑層和第二金屬催化劑層融合形成合金催化劑層，并使得在所述合金催化劑層中第一金屬原子和第二金屬原子的比值沿所述預(yù)定方向逐漸增大；

步驟4：采用化學(xué)氣相沉積法在所述合金催化劑層的表面上生長二維材料；

步驟5：確定所述合金催化劑層上二維材料生長質(zhì)量最佳的位置，并根據(jù)該位置處的所述合金催化劑層中的第一金屬原子和第二金屬原子的比值來確定二維材料生長合金催化劑中金屬原子的最佳配比。

進一步地，所述第一金屬和第二金屬對二維材料生長的催化活性不同。

進一步地，所述第一金屬為銅，所述第二金屬為鎳。

進一步地，所述二維材料包括石墨烯、碳化二鉬、碳化鎢中的一種。

進一步地，所述第一金屬催化劑層和/或第二金屬催化劑層通過磁控濺射的方式沉積形成。

進一步地，所述絕緣襯底為氧化硅片。

進一步地，所述步驟5中通過拉曼成像技術(shù)和掃描電鏡配合來確定所述合金催化劑層上石墨烯生長質(zhì)量最佳的位置。

本發(fā)明有益效果：

本發(fā)明提供的方法能夠在絕緣襯底上形成一層金屬原子配比漸變的合金催化劑層，并以該合金催化劑層作為二維材料的生長基底，然后根據(jù)該合金催化劑層上二維材料生長質(zhì)量最佳的位置處的金屬原子配比，來快速確定二維材料生長合金催化劑中金屬原子的最佳配比，該方法相較于現(xiàn)有技術(shù)能夠顯著的提高效率，減少實驗次數(shù)。

附圖說明