一種石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米科學(xué)和低維材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)以其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)成為納米科學(xué)最活躍的研宄領(lǐng)域之一，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、環(huán)保、能源、航空、納米電子學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。六角氮化硼是石墨烯的等電子體，具有與石墨烯相同的層狀結(jié)構(gòu)，由SP2雜化的B原子和N原子交替占據(jù)六方網(wǎng)格頂點(diǎn)，且六角氮化硼在(0001)面上不存在懸掛鍵，與石墨烯的晶格失配僅為1.7%。尤其六角氮化硼作為石墨烯器件的襯底絕緣層，由于其原子級(jí)平整的界面，石墨烯在六角氮化硼襯底上具有與懸空的石墨烯相當(dāng)?shù)霓|移率。
[0003]但目前在將過(guò)渡金屬上制備的石墨烯轉(zhuǎn)移到過(guò)渡金屬上生長(zhǎng)的氮化硼上，連續(xù)轉(zhuǎn)移過(guò)程中使用濕法化學(xué)轉(zhuǎn)移，缺陷不可避免的被引入，石墨烯和氮化硼的上下表面的微觀(guān)結(jié)構(gòu)的破損極大地降低了石墨烯電子迀移率。理想的轉(zhuǎn)移技術(shù)應(yīng)具有如下特點(diǎn):1)確保轉(zhuǎn)移后的石墨烯、氮化硼、石墨烯/氮化硼結(jié)構(gòu)完整、無(wú)損。2)在轉(zhuǎn)移過(guò)程中對(duì)石墨烯、氮化硼、石墨烯/氮化硼無(wú)污染。3)工藝穩(wěn)定，具有重復(fù)性。
[0004]因此，如何提供一種石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法，以避免多次轉(zhuǎn)移過(guò)程中對(duì)石墨烯、氮化硼的表面污損，得到高質(zhì)量的石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)重要技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中濕法轉(zhuǎn)移制備的石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)質(zhì)量不好的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法，所述石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法包括以下步驟:
[0007]S1:在熱釋放膠帶上粘附石墨烯；
[0008]S2:將所述熱釋放膠帶表面粘附有所述石墨烯的一面貼合到氮化硼上；
[0009]S3:加熱使所述熱釋放膠帶失去粘性，然后揭去所述熱釋放膠帶，得到石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)。
[0010]可選地，所述石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法包括以下步驟:
[0011]S1:在熱釋放膠帶上粘附石墨烯；
[0012]S2:提供表面形成有氮化硼的第一襯底，將所述熱釋放膠帶表面粘附有所述石墨烯的一面貼合到所述氮化硼上，形成熱釋放膠帶-石墨烯-氮化硼-第一襯底結(jié)構(gòu)；然后將熱釋放膠帶-石墨烯-氮化硼結(jié)構(gòu)從所述第一襯底上剝離，并覆蓋到目標(biāo)襯底上；
[0013]S3:加熱使所述熱釋放膠帶失去粘性，然后揭去所述熱釋放膠帶，得到位于所述目標(biāo)襯底上的石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)。
[0014]可選地，于所述步驟S2中，通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在所述第一襯底上生長(zhǎng)得到所述氮化硼。
[0015]可選地，所述第一襯底包括Cu、Ni或Pt。
[0016]可選地，所述石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法包括以下步驟:
[0017]S1:在熱釋放膠帶上粘附石墨烯；
[0018]S2:在另一熱釋放膠帶上粘附氮化硼；
[0019]將所述熱釋放膠帶粘附有所述氮化硼的一面貼合到目標(biāo)襯底上；
[0020]加熱使所述氮化硼上的熱釋放膠帶失去粘性，然后揭去所述氮化硼上的熱釋放膠帶，形成氮化硼-目標(biāo)襯底結(jié)構(gòu)；
[0021]將粘附有所述石墨烯的熱釋放膠帶覆蓋到所述氮化硼表面，得到熱釋放膠帶-石墨烯-氮化硼-目標(biāo)襯底結(jié)構(gòu)；
[0022]S3:加熱使所述熱釋放膠帶-石墨烯-氮化硼-目標(biāo)襯底結(jié)構(gòu)中的熱釋放膠帶失去粘性，然后揭去所述熱釋放膠帶，得到位于所述目標(biāo)襯底上的石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)。
[0023]可選地，于所述步驟S2中，在另一熱釋放膠帶上粘附氮化硼的方法為機(jī)械剝離法。
[0024]可選地，通過(guò)機(jī)械剝離法在另一熱釋放膠帶上粘附氮化硼薄膜包括以下步驟:將氮化硼粉體粘貼在熱釋放膠帶上，多次對(duì)折熱釋放膠帶，層層剝離氮化硼粉體，直至熱釋放膠帶上留下預(yù)設(shè)層數(shù)的氮化硼。
[0025]可選地，所述目標(biāo)襯底包括石英、藍(lán)寶石或柔性襯底。
[0026]可選地，于所述步驟SI中，在熱釋放膠帶上粘附石墨烯包括以下步驟:
[0027]提供第二襯底，通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在所述第二襯底上生長(zhǎng)石墨烯；
[0028]將所述熱釋放膠帶貼合于所述石墨烯表面，形成熱釋放膠帶-石墨烯-第二襯底結(jié)構(gòu)；
[0029]將熱釋放膠帶-石墨稀結(jié)構(gòu)從所述第二襯底上剝離。
[0030]可選地，所述第二襯底包括Cu、Ni或Pt。
[0031]可選地，于所述步驟SI中，在熱釋放膠帶上粘附石墨烯的方法為機(jī)械剝離法。
[0032]可選地，通過(guò)機(jī)械剝離法在熱釋放膠帶上粘附石墨烯包括以下步驟:將石墨烯粉體粘貼在熱釋放膠帶上，多次對(duì)折熱釋放膠帶，層層剝離石墨烯粉體，直至熱釋放膠帶上留下預(yù)設(shè)層數(shù)的石墨烯。
[0033]可選地，加熱使所述熱釋放膠帶失去粘性的溫度范圍是80?200°C，加熱時(shí)間為2 ?30mino
[0034]可選地，于所述步驟S3之后，進(jìn)一步對(duì)所述石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)進(jìn)行退火處理，以去除所述石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)表面的污染物。
[0035]可選地，所述退火處理的溫度范圍是600?900°C，保護(hù)氣氛包括氬氣或氮?dú)庵械闹辽僖环N，退火時(shí)間為10?30min。
[0036]可選地，所述石墨烯為單晶石墨烯或石墨烯連續(xù)膜。
[0037]可選地，所述石墨烯連續(xù)膜為單層或多層。
[0038]可選地，所述氮化硼為六角單晶氮化硼或氮化硼連續(xù)膜。
[0039]可選地，所述氮化硼連續(xù)膜為單層或多層。
[0040]可選地，得到石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)之后，繼續(xù)在所述石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)表面干法轉(zhuǎn)移石墨烯、氮化硼或石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)。
[0041]如上所述，本發(fā)明的石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法，具有以下有益效果:本發(fā)明利用熱釋膠帶的連續(xù)轉(zhuǎn)移，得到上下表面干燥且干凈的石墨烯/氮化硼，轉(zhuǎn)移方法條件簡(jiǎn)單、成本低、重復(fù)性好、且對(duì)環(huán)境友好，這種干法轉(zhuǎn)移成功避免了濕法轉(zhuǎn)移過(guò)程中因?qū)饘偕L(zhǎng)襯底腐蝕所引入的金屬離子和化學(xué)基團(tuán)，同時(shí)也避免了在去除PMMA膠等過(guò)程中對(duì)石墨烯、氮化硼的表面形貌的破損更避免了殘膠的去除不干凈的可能性。本發(fā)明通過(guò)干法轉(zhuǎn)移從金屬生長(zhǎng)襯底上轉(zhuǎn)移剝離的石墨烯、氮化硼，所需要的步驟少、程序快速便捷，石墨烯、氮化硼的上下表面干凈且無(wú)吸附物，為后期制備石墨烯的電子器件奠定了良好的基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1顯示為本發(fā)明的石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的制備方法的工藝流程圖。
[0043]圖2顯示為將熱釋放膠帶貼合于石墨烯表面的示意圖。
[0044]圖3顯示為將熱釋放膠帶-石墨烯結(jié)構(gòu)從第二襯底上剝離的示意圖。
[0045]圖4顯示為將熱釋放膠帶表面粘附有石墨烯的一面貼合于氮化硼上的示意圖。
[0046]圖5顯示為將熱釋放膠帶-石墨烯-氮化硼結(jié)構(gòu)從第一襯底上剝離的示意圖。
[0047]圖6顯示為將熱釋放膠帶-石墨烯-氮化硼結(jié)構(gòu)覆蓋到目標(biāo)襯底上的示意圖。
[0048]圖7顯示為揭去熱釋放膠帶，得到位于目標(biāo)襯底上的石墨烯-氮化硼異質(zhì)結(jié)的示意圖。
[0049]圖8顯示為熱釋放膠帶干法轉(zhuǎn)移得到的石墨烯/氮化硼單晶異質(zhì)結(jié)的光學(xué)顯微鏡圖像。
[0050]圖9顯示為熱釋放膠帶干法轉(zhuǎn)移得到的石墨烯/氮化硼單晶異質(zhì)結(jié)的單晶石墨烯的拉曼圖。
[0051]圖10顯示為熱釋放膠帶干法轉(zhuǎn)移得到的石墨烯/氮化硼單晶異質(zhì)結(jié)的六方氮化硼的拉