一種非對稱雙層石墨烯及其制備方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種非對稱雙層石墨烯及其制備方法和用途，所述雙層石墨烯的兩個單層分別摻雜了不同的化學(xué)元素；所述制備方法包括：(1)金屬催化劑前處理及高溫退火(2)維持步驟(1)中的反應(yīng)溫度，通入氫氣至氣流穩(wěn)定后通入碳源氣體和氨氣，或者其他含碳和氮的氣體作為碳源和氮源，然后保持10～120min，得到氮摻雜的石墨烯；(3)得到氮摻雜的石墨烯后，通入碳源氣體和乙硼烷，或者含碳和硼的氣體作為碳源和硼源，然后保持10～120min，得到非對稱雙層石墨烯，然后將其轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底上。本發(fā)明利用化學(xué)氣相沉積方法通過摻雜制備了一種非對稱雙層石墨烯，利用這種石墨烯制備場效應(yīng)晶體管，可以省去一個柵極，使得晶體管的結(jié)構(gòu)和加工工藝更為簡單。
【專利說明】一種非對稱雙層石墨烯及其制備方法和用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種非對稱雙層石墨烯及其制備方法和用途。

【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯是一種由碳原子以Sp2雜化軌道組成二維六方型蜂巢晶格的平面薄膜材料。自2004年被英國曼徹斯特大學(xué)安德烈.海姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫發(fā)明后就引起了全球科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。他們也因此貢獻(xiàn)于2008年獲“諾貝爾物理學(xué)獎”提名，并且最終于2010年獲得“諾貝爾物理學(xué)獎”。石墨烯的發(fā)明不僅僅體現(xiàn)在理論上的重大突破，同時它還有著諸如:所有材料中最高的電子迀移率和最大承載電流密度、雙極型場效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)從N型到P型的連續(xù)調(diào)變、分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)、良好的透明導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等眾多的優(yōu)異性能。
[0003]石墨烯材料具有在電子器件領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的巨大潛力，但是其特殊的能帶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了石墨烯場效應(yīng)晶體管不能有效關(guān)斷，開關(guān)比非常小?，F(xiàn)有的調(diào)節(jié)石墨烯的方法包括化學(xué)修飾、原子摻雜等方法，但是調(diào)節(jié)后的石墨烯場效應(yīng)晶體管性能仍然沒有大幅提高。近年科學(xué)家利用雙層石墨烯制備了場效應(yīng)晶體管，并進(jìn)行了深入的研宄?？茖W(xué)家通過利用場效應(yīng)晶體管的底柵和頂柵調(diào)控雙層石墨烯，從而調(diào)節(jié)其能帶結(jié)構(gòu)，達(dá)到了一定的效果。但是，這種晶體管因?yàn)槎嗔艘粋€柵極，制備起來較為困難。另外，本征的雙層石墨烯調(diào)控也較為困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述雙層石墨烯能帶調(diào)控困難以及用其制備場效應(yīng)晶體管的過程中工藝復(fù)雜等問題，本發(fā)明利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法通過摻雜制備了一種非對稱雙層石墨烯。利用這種非對稱雙層石墨烯制備場效應(yīng)晶體管，可以省去一個柵極、結(jié)構(gòu)更為簡單。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種非對稱雙層石墨烯，所述雙層石墨烯的兩個單層分別摻雜了不同的化學(xué)元素。
[0007]所述化學(xué)元素為氮、硼、磷、氟、鋁、硅、硫、氯、砷、溴、鈉、鎂、鉀、鈣或其他金屬元素中任意兩種的組合，例如氮和硼的組合，硼和磷的組合，氟和鋁的組合，鋁和硅的組合，硫和氯的組合，氯和砷的組合，溴和鈉的組合，鈉和鎂的組合，鉀和鈣的組合等，優(yōu)選氮、硼或磷中任意兩種的組合，例如氮和硼的組合，硼和磷的組合，氮和磷的組合。
[0008]以上所述非對稱雙層石墨烯的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0009](I)金屬催化劑前處理:準(zhǔn)備生長石墨烯的金屬催化劑，催化劑可以選擇純度較高(99.999% )或純度較低(99.8% )的金屬，純度較高的金屬催化劑易生長出單層石墨烯，而純度較低的金屬催化劑中含有雜質(zhì)易生長出雙層石墨烯，純度較低的金屬催化劑，如99.8%的銅箔，經(jīng)過電化學(xué)拋光和高溫處理后也可以生長出單層的石墨烯。
[0010](2)將步驟(I)中金屬催化劑置于化學(xué)氣相沉積裝置中，通入氫氣并抽真空，然后加熱金屬催化劑，使金屬催化劑晶籌長大。
[0011](3)維持步驟(2)中的反應(yīng)溫度，通入氫氣至氣流穩(wěn)定后通入碳源氣體和氨氣，或通入含碳和氮的氣體作為碳源和氮源，然后保持10?120min，得到氮摻雜的石墨烯，其中保持時間可為 10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、lOOmin、IlOmin 或 120min 等。
[0012](4)得到氮摻雜的石墨烯后，繼續(xù)通入氫氣至氣流穩(wěn)定后通入碳源氣體和乙硼烷，或含碳和硼的氣體作為碳源和硼源，然后保持10?120min，得到非對稱雙層石墨烯，然后將其轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底上，其中保持時間可為10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、lOOmin、IlOmin 或 120min 等。
[0013]所述步驟(I)中所述金屬催化劑為銅箔、鎳箔或其他金屬催化劑中任意一種。
[0014]所述步驟(I)中金屬催化劑前處理包括對金屬催化劑進(jìn)行清洗。
[0015]所述步驟(I)中金屬催化劑前處理包括對金屬催化劑用去離子水、乙醇或丙酮中任意一種或至少兩種的組合進(jìn)行清洗，所述組合典型但非限制性實(shí)例有:去離子水和乙醇的組合，乙醇和丙酮的組合，去離子水、乙醇和丙酮的組合等。
[0016]所述步驟(I)中金屬催化劑前處理包括對金屬催化劑表面如果有粗糙條紋可以用電化學(xué)等方法進(jìn)行拋光。
[0017]所述步驟(2)中氫氣的流量為2 ?300sccm，例如 2sccm、5sccm、10sccm、20sccm、30sccm、40seem、50seem、60seem、70seem、80seem、100seem、I20seem、I40seem、I60seem、180sccm、200sccm、220sccm、240sccm、260sccm、280sccm 或 300sccm 等。
[0018]所述步驟(2)過程中抽真空至至真空度< 20Pa，例如19Pa、17Pa、15Pa、13Pa、10Pa、7Pa、5Pa 或 3Pa 等。
[0019]所述步驟(2)中加熱金屬催化劑至550?1100°C，例如550°C、600°C、650°C、700 °C、750 °C、800 °C、850 °C、900 °C、950 °C、1000 °C、1050 °C 或 1100 °C 等。
[0020]所述步驟(2)中加熱金屬催化劑保持10?60min，例如lOmin、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min 或 60min 等。
[0021]所述步驟(3)中氫氣流量為100 ?lOOOsccm，例如 100sccm、200sccm、300sccm、400sccm、500sccm、600sccm、700sccm、800sccm、900sccm 或 100sccm 等。
[0022]所述步驟⑶中碳源氣體為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、甲炔、乙炔、乙烯、丙烯或乙醇中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有:甲烷和乙烷的組合，乙烷和丙烷的組合，丁烷和甲炔的組合，乙炔和乙烯的組合，丙烯和乙醇的組合，甲烷、乙烷和丙烷的組合，丙烷、丁烷和甲炔的組合，乙炔、乙烯、丙烯和乙醇的組合，丙烷、丁烷、甲炔、乙炔、乙烯、丙烯和乙醇的組合等。
[0023]所述步驟(3)中碳源氣體的流量為0.01?50sccm，例如0.01sccm、0.lsccm、lsccm、5sccm、lOsccm、15sccm、20sccm、25sccm、30sccm、35sccm、40sccm、45sccm 或 50sccm等。
[0024]所述步驟(3)中氨氣的流量為0.01 ?50sccm，例如 0.01sccm、0.lsccm、lsccm、5sccm、lOsccm、15sccm、20sccm、25sccm、30sccm、35sccm、40sccm、45sccm 或 50sccm 等。
[0025]所述步驟⑶中含碳和氮的氣體為乙腈、吡啶、三乙胺、對硝基苯胺、偶氮二異丁腈、乙烯亞胺、吡咯烷或亞硝基酰胺中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有:乙腈和吡啶的組合，吡啶和三乙胺的組合，對硝基苯胺和偶氮二異丁腈的組合，乙烯亞胺和吡咯烷的組合，吡咯烷和亞硝基酰胺的組合，乙腈、吡啶、三乙胺和對硝基苯胺的組合，對硝基苯胺、偶氮二異丁腈、乙烯亞胺和吡咯烷的組合等。
[0026]所述步驟(3)中含碳和氮的氣體的流量為0.01?50sccm，例如0.0lsccm、0.lsccm、lsccm、5sccm、lOsccm、15sccm、20sccm、25sccm、30sccm、35sccm、40sccm、45sccm 或50sccm 等。
[0027]所述步驟(4)中氫氣的流量為100 ?lOOOsccm，例如 100sccm、200sccm、300sccm、400sccm、500sccm、600sccm、700sccm、800sccm、900sccm 或 100sccm 等。
[0028]所述步驟⑷中碳源氣體為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、甲炔、乙炔、乙烯、丙烯或乙醇中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有:甲烷和乙烷的組合，乙烷和丙烷的組合，丁烷和甲炔的組合，乙炔和乙烯的組合，丙烯和乙醇的組合，甲烷、乙烷和丙烷的組合，丙烷、丁烷和甲炔的組合，乙炔、乙烯、丙烯和乙醇的組合，丙烷、丁烷、甲炔、乙炔、乙烯、丙烯和乙醇的組合等。
[0029]所述步驟(4)中碳源氣體的流量為0.01?50sccm，例如0.01sccm、0.lsccm、lsccm、5sccm、lOsccm、15sccm、20sccm、25sccm、30sccm、35sccm、40sccm、45sccm 或 50sccm等。
[0030]所述步驟(4)中乙硼燒的流量為0.01?50sccm，例如0.01sccm、0.lsccm、lsccm、5sccm、lOsccm、15sccm、20sccm、25sccm、30sccm、35sccm、40sccm、45sccm 或 50sccm 等。
[0031]所述步驟(4)中含碳和硼的氣體為三烷基硼烷、三氟化硼或三乙基硼烷中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有:三烷基硼烷和三氟化硼的組合，三氟化硼和三乙基硼烷的組合，三烷基硼烷、三氟化硼和三乙基硼烷的組合等。
[0032]所述步驟⑷中含硼和硼的氣體的流量為0.01?50sccm，例如0.0lsccm、0.lsccm、lsccm、5sccm、lOsccm、15sccm、20sccm、25sccm、30sccm、35sccm、40sccm、45sccm 或50sccm 等。
[0033]所述步驟(4)中可用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)將非對稱雙層石墨烯轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底上。
[0034]一種以上所述制備方法制備得到的非對稱雙層石墨烯可在電子器件中得到應(yīng)用。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0036](I)利用本發(fā)明制備的非對稱雙層石墨烯制備場效應(yīng)晶體管時，可以只用一個柵極對其進(jìn)行控制，工藝簡單，節(jié)省成本；
[0037](2)本發(fā)明利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法直接生長出非對稱雙層石墨烯，制備方法簡單，易于操作；
[0038](3)本發(fā)明制備的非對稱雙層石墨烯可以有效調(diào)節(jié)石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)，使得其更具有在電子器件領(lǐng)域應(yīng)用的潛力；
[0039](4)本發(fā)明制備的非對稱雙層石墨烯由于上下兩層間的非對稱結(jié)構(gòu)，具有極化效應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1是本發(fā)明非對稱雙層石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2是本發(fā)明中化學(xué)氣相沉積(CVD)腔室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖3是本發(fā)明中化學(xué)氣相沉積(CVD)腔室生長第二層摻雜石墨烯時催化劑放置示意圖；
[0043]圖4是本發(fā)明非對稱雙層石墨烯的光學(xué)圖像；
[0044]圖5是本發(fā)明制備得到的非對稱雙層石墨烯具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]其中，1-摻雜氮的單層石墨烯；2_摻雜硼的單層石墨烯；3_石英管；4_樣品托；5-金屬催化劑。

【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0047]圖1是本發(fā)明非對稱雙層石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1、2分別代表了不同摻雜成分的單層石墨烯；
[0048]實(shí)施例1:
[0049](I)利用從阿法埃莎(中國)化學(xué)有限公司購買的純度為99.8%的銅箔作為催化劑，首先對銅箔進(jìn)行了清洗，然后利用電化學(xué)拋光技術(shù)對銅箔進(jìn)行了拋光。
[0050](2)把銅箔放進(jìn)CVD設(shè)備中，通入7sccm氫氣，接著在30分鐘內(nèi)升溫至1000°C，并在1000°C下保溫10分鐘，利用真空泵使CVD腔室內(nèi)保持1Pa真空度，如圖2所示，金屬催化劑5置于樣品托4上，放于CVD設(shè)備中的石英管3內(nèi)。
[0051](3)通入氫氣190sccm，甲烷0.2sccm，氨氣0.2sccm。在1000°C條件下保持30分鐘，以生長出氮摻雜的石墨烯。而同時由于銅催化劑純度為99.8%，在石墨烯成核的同時，會在生長單層石墨烯的同時，生長出雙層石墨烯。
[0052](4)在步驟(3)的基礎(chǔ)上，通入氫氣190sccm，甲燒0.2sccm，乙硼燒0.lsccm。在1000°C條件下保持30分鐘，以生長出硼摻雜的石墨烯。這一步會在步驟(3)已形成的氮摻雜石墨烯的基礎(chǔ)上，繼續(xù)沿著銅箔平面生長硼摻雜的石墨烯。此時，步驟(3)形成的雙層氮摻雜石墨烯由于上下兩層生長速度不相同，在進(jìn)行步驟(4)生長時，形成硼摻雜石墨烯會形成會與氮摻雜石墨烯交疊，從而生長出雙層非對稱石墨烯。如圖5所示，其虛線方框內(nèi)即是非對稱雙層石墨烯，其中I為摻雜氮的單層石墨烯，2為摻雜硼的單層石墨烯。
[0053](5)關(guān)閉甲烷、乙硼烷氣體，CVD設(shè)備自然降溫。等溫度降至室溫，取出樣品，進(jìn)行后續(xù)處理，制備得到的非對稱雙層石墨烯，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0054]實(shí)施例2:
[0055](I)利用從阿法埃莎(中國)化學(xué)有限公司購買的純度為99.999%的銅箔作為催化劑，首先對銅箔進(jìn)行了清洗，然后利用電化學(xué)拋光技術(shù)對銅箔進(jìn)行了拋光。
[0056](2)把銅箔放進(jìn)CVD設(shè)備中，通入7sccm氫氣，接著在30分鐘內(nèi)升溫至1000°C，并在1000°C下保溫10分鐘，利用真空泵使CVD腔室內(nèi)保持1Pa真空度。
[0057](3)通入氫氣190sccm，甲烷0.2sccm，氨氣0.2sccm。在1000°C條件下保持30分鐘，以生長出氮摻雜的石墨烯，而同時由于銅催化劑純度為99.999%，生長的石墨烯為單層石墨烯。
[0058](4)與實(shí)施例1中步驟(4)相似，但不同之處在于這一步可以在步驟(3)的基礎(chǔ)上面懸蓋一片銅箔，在高溫下，金屬仍然可以起到催化的效果，從而在單層石墨烯上面生長第二層硼摻雜石墨烯，如圖3所示。
[0059](5)關(guān)閉甲烷、乙硼烷氣體，CVD設(shè)備自然降溫。等溫度降至室溫，取出樣品，進(jìn)行后續(xù)處理。
[0060]實(shí)施例3:
[0061](I)與實(shí)施例1中步驟(I)相同。
[0062](2)除氫氣的流量為lOsccm，升溫至1100°C并保持10分鐘外，其他過程與實(shí)施例1中步驟⑵相同。
[0063](3)除氫氣300sccm，乙腈50sccm，1100°C條件下保持10分鐘外，其他過程與實(shí)施例I中步驟⑶相同。
[0064](4)除氫氣300sccm，乙烷50sccm，三烷基硼烷50sccm，在1100°C條件下保持10分鐘外，其他過程與實(shí)施例1中步驟⑷相同。
[0065](5)與實(shí)施例⑴中步驟(5)相同。
[0066]實(shí)施例4:
[0067](I)與實(shí)施例1中步驟(I)相同。
[0068](2)除氫氣的流量為lOsccm，升溫至900°C并保持20分鐘外，其他過程與實(shí)施例1中步驟⑵相同。
[0069](3)除氫氣150sccm，乙腈25sccm，900°C條件下保持10分鐘外，其他過程與實(shí)施例1中步驟⑶相同。
[0070](4)除氫氣150sccm，乙烷25sccm，三烷基硼烷25sccm，在900°C條件下保持10分鐘外，其他過程與實(shí)施例1中步驟⑷相同。
[0071](5)與實(shí)施例⑴中步驟(5)相同。
[0072]實(shí)施例5:
[0073](I)與實(shí)施例1中步驟⑴相同。
[0074](2)除氫氣的流量為2sccm，升溫至550 °C并保持60分鐘外，其他過程與實(shí)施例1中步驟⑵相同。
[0075](3)除氫氣2sccm，乙炔0.0lsccm，氨氣0.0lsccm，550°C條件下保持120分鐘外，其他過程與實(shí)施例1中步驟(3)相同。
[0076](4)除氫氣2sccm，乙炔0.0lsccm，三氟化硼0.0lsccm，在550°C條件下保持120分鐘外，其他過程與實(shí)施例1中步驟⑷相同。
[0077](5)與實(shí)施例⑴中步驟(5)相同。
[0078]綜上所述，本發(fā)明利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法通過摻雜制備了一種非對稱雙層石墨烯，利用這種非對稱雙層石墨烯制備場效應(yīng)晶體管，可以省去一個柵極、結(jié)構(gòu)更為簡單，節(jié)省成本。同時，非對稱雙層石墨烯可以有效調(diào)節(jié)石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)，使得其更具有在電子器件領(lǐng)域應(yīng)用的潛力；其上下兩層間的非對稱結(jié)構(gòu)，具有天然的極化效應(yīng)。
[0079] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非對稱雙層石墨烯，其特征在于，所述雙層石墨烯的兩個單層分別摻雜了不同的化學(xué)元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱雙層石墨烯，其特征在于，所述化學(xué)元素為氮、硼、磷、氟、鋁、硅、硫、氯、砷、溴、鈉、鎂、鉀或鈣中任意兩種的組合，優(yōu)選氮、硼或磷中任意兩種的組入口 ο
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的非對稱雙層石墨烯的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)金屬催化劑前處理； (2)將步驟(I)中金屬催化劑置于化學(xué)氣相沉積裝置中，通入氫氣并抽真空，然后加熱金屬催化劑； (3)維持步驟(2)中的反應(yīng)溫度，通入氫氣至氣流穩(wěn)定后通入碳源氣體和氨氣，或含碳和氮的氣體作為碳源和氮源，然后保持10?120min，得到氮摻雜的石墨烯； (4)得到氮摻雜的石墨烯后，繼續(xù)通入氫氣至氣流穩(wěn)定后通入碳源氣體和乙硼烷，或含碳和硼的氣體作為碳源和硼源，然后保持10?120min，得到非對稱雙層石墨烯，然后將其轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中所述金屬催化劑為銅箔或鎳箔； 優(yōu)選地，所述金屬催化劑前處理包括對金屬催化劑進(jìn)行清洗； 優(yōu)選地，所述金屬催化劑前處理包括對金屬催化劑用去離子水、乙醇或丙酮中任意一種或至少兩種的組合進(jìn)行清洗； 優(yōu)選地，所述金屬催化劑前處理包括對金屬催化劑表面的條紋用電化學(xué)方法進(jìn)行拋光。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中氫氣的流量為2 ?300sccm ； 優(yōu)選地，所述步驟(2)中抽真空至真空度<20Pa。優(yōu)選地，所述步驟(2)中加熱金屬催化劑至550?IlOO0C ； 優(yōu)選地，所述加熱金屬催化劑保持10?60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中氫氣的流量為 100 ?100sccm ； 優(yōu)選地，所述步驟⑶中碳源氣體為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、甲炔、乙炔、乙烯、丙烯或乙醇中任意一種或至少兩種的組合； 優(yōu)選地，所述步驟(3)中碳源氣體的流量為0.01?50sccm ； 優(yōu)選地，所述步驟(3)中氨氣的流量為0.01?50sccm ； 優(yōu)選地，所述步驟(3)中含碳和氮的氣體為乙腈、吡啶、三乙胺、對硝基苯胺、偶氮二異丁腈、乙烯亞胺、吡咯烷或亞硝基酰胺中任意一種或至少兩種的組合； 優(yōu)選地，所述步驟(3)中含碳和氮的氣體的流量為0.01?50sccm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中氫氣的流量為 100 ?100sccm ； 優(yōu)選地，所述步驟⑷中碳源氣體為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、甲炔、乙炔、乙烯、丙烯或乙醇中任意一種或至少兩種的組合； 優(yōu)選地，所述步驟(4)中碳源氣體的流量為0.0l?50sccm ； 優(yōu)選地，所述步驟(4)中乙硼燒的流量為0.01?50sccm ； 優(yōu)選地，所述步驟(4)中含碳和硼的氣體為三烷基硼烷、三氟化硼或三乙基硼烷中任意一種或至少兩種的組合； 優(yōu)選地，所述步驟(4)中含碳和硼的氣體的流量為0.01?50sccm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)金屬催化劑的準(zhǔn)備包括:選擇銅箔作為金屬催化劑，對金屬催化劑用去離子水、乙醇或丙酮中任意一種或至少兩種的組合進(jìn)行清洗，金屬催化劑表面的條紋用電化學(xué)方法進(jìn)行拋光； (2)將步驟(I)中金屬催化劑置于化學(xué)氣相沉積裝置中，通入氫氣的流量為2?lOsccm，并抽真空至真空度< 20Pa，然后加熱金屬催化劑至550?1100°C并保持10?60min ； (3)維持步驟(2)中的反應(yīng)溫度，通入氫氣至氣流穩(wěn)定后通入碳源氣體和氨氣，或通入含碳和氮的氣體作為碳源和氮源，其中氫氣的流量為100?lOOOsccm，碳源氣體的流量為0.01?50sccm，氨氣的流量為0.01?50sccm，含碳和氮的氣體的流量為0.01?50sccm，然后保持10?120min，得到氮摻雜的石墨烯； (4)得到氮摻雜的石墨烯后，繼續(xù)通入氫氣至氣流穩(wěn)定后通入碳源氣體和乙硼烷，或含碳和硼的氣體作為碳源和硼源，其中氫氣的流量為100?lOOOsccm，碳源氣體的流量為0.01?50sccm，乙硼烷的流量為0.01?50sccm，含碳和硼的氣體的流量為0.01?50sccm，然后保持10?120min，得到非對稱雙層石墨烯，然后將其轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底上。
9.一種如權(quán)利要求3-8任一項(xiàng)所述的方法制備得到的非對稱雙層石墨烯在電子器件中的應(yīng)用。
【文檔編號】B82Y30/00GK104465724SQ201410706032
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】郭北斗, 宮建茹 申請人:國家納米科學(xué)中心