[发明专利]具有超高载流子迁移率的石墨烯及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯膜，其特征在于，由包括如下步骤的方法获得：

a)提供衬底，

b)在所述衬底的表面上外延生长金属层，

c)可选地，通过在外延生长的金属层上生长金属来增加步骤b)中得到的金属层的厚度，

d)从所述衬底剥离步骤b)或者可选地步骤c)中得到的金属层，

e)在由步骤d)获得的金属层的至少一部分表面上沉积石墨烯，所述至少一部分表面在步骤d)进行剥离之前与所述衬底接触。

2.根据权利要求1所述的石墨烯膜，其特征在于，步骤a)中提供的所述衬底为单晶衬底，和/或，所述衬底由氧化铝、金刚石或者蓝宝石制成，优选地由刚玉、金刚石(111)或蓝宝石(0001)制成。

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯膜，其特征在于，在步骤b)中，在所述衬底的表面上生长一层镍或锗，优选为生长一层铜，和/或，在步骤c)中，在由步骤b)获得的外延生长的金属层上生长一层镍或锗，优选为生长一层铜。

4.根据前述权利要求中任一项所述的石墨烯膜，其特征在于，在步骤d)中，使用镊子将所述金属层从所述衬底剥离，且剥离速度介于0.1至10毫米/秒之间，优选为介于0.25至2毫米/秒之间，更优选为介于0.5至1.5毫米/秒之间，最优选为介于0.8至1.2毫米/秒之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的石墨烯膜，其特征在于，在步骤e)中，通过化学气相沉积来沉积石墨烯，优选地，在包含甲烷和氢气的气氛中，并在900至1100°C的温度下，进行5至20分钟的所述化学气相沉积。

6.根据前述权利要求中任一项所述的石墨烯膜，其特征在于，在步骤e)中，通过化学气相沉积来沉积掺杂氮和/或硼的石墨烯，优选地，在包含选自硼烷、三氯化硼、氨、胺、三嗪及其组合的物质的气氛中，并在500至1000°C的温度及总压强最大为1千帕下，进行1至60分钟的所述化学气相沉积。

7.根据前述权利要求中任一项所述的石墨烯膜，其特征在于，通过石墨烯的场效应特性测量二氧化硅衬底上的石墨烯膜时，所述石墨烯膜具有大于11000平方厘米/(伏·秒)的载流子迁移率。

8.根据权利要求7所述的石墨烯膜，其特征在于，在通过石墨烯的场效应特性测量二氧化硅衬底上的石墨烯膜时，所述石墨烯膜的迁移率至少为15000平方厘米/(伏·秒)，优选为至少20000平方厘米/(伏·秒)，更优选为至少22500平方厘米/(伏·秒)，甚至更优选为至少25000平方厘米/(伏·秒)，还更优选为至少27500平方厘米/(伏·秒)，最优选为至少30000平方厘米/(伏·秒)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的石墨烯膜，其特征在于，在通过霍尔效应测量时，所述石墨烯膜的迁移率至少为20000平方厘米/(伏·秒)，优选为至少30000平方厘米/(伏·秒)，更优选为至少40000平方厘米/(伏·秒)，甚至更优选为至少50000平方厘米/(伏·秒)，还更优选为至少60000平方厘米/(伏·秒)，又优选为至少70000平方厘米/(伏·秒)，甚至更优选为至少80000平方厘米/(伏·秒)，还更优选为至少90000平方厘米/(伏·秒)，最优选为100000平方厘米/(伏·秒)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的石墨烯膜，其特征在于，所述石墨烯膜包括一或多个单晶片段，其中，所述单晶片段的平均粒径d₅₀为大于2微米，优选为至少10微米，更优选为至少25微米，甚至更优选为至少50微米，还更优选为至少75微米，最优选为至少100微米。

11.根据前述权利要求中任一项所述的石墨烯膜，其特征在于，其以拉曼光谱为特征，其中I(2D)/I(D)比例为至少5:1，优选为至少10:1，更优选为至少40:1，其中，在拉曼光谱中，I(2D)是2D波段的强度，I(D)是D波段的强度。

12.一种石墨烯膜，其特征在于，在通过石墨烯的场效应特性测量二氧化硅衬底上的石墨烯膜时，具有大于11000平方厘米/(伏·秒)的载流子迁移率。