[发明专利]平面结构的不对称氧、硫通道实现AB堆积型双层石墨烯的逐层生长方法

权利要求书

1.一种平面结构的不对称氧、硫通道实现AB堆积型双层石墨烯的逐层生长方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）采用化学气相沉积方法，在经过电化学抛光的铜箔的两表面上生长出单层石墨烯薄膜，并在铜箔其中一面上用保护层覆盖；

（２）采用低压常温空气等离子体技术，在步骤（1）得到的铜箔另一面用等离子体刻蚀去除单层石墨烯薄膜，同时氧化此面的铜形成富氧的表面，生成氧化亚铜，自上而下结构为：单层石墨烯薄膜/铜/氧化亚铜；或者采用氢气等离子体技术还原该面富氧的铜表面再热沉积一层硫，形成富硫的表面，自上而下结构为：单层石墨烯薄膜/铜/硫；从而得到一种平面结构的，含有不对称氧或硫通道的生长基底；

（3）继续采用化学气相沉积法，在步骤（２）得到的生长基底的富氧或者富硫的表面上，高温分解气态碳源产生碳原子，通过碳原子在固相铜里扩散，转移到单层石墨烯薄膜下面，以AB堆积方式析出第二层石墨烯，最终形成AB堆积型双层石墨烯薄膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）所述铜箔厚度为10-30 μm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）所述保护层是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）中所述电化学抛光的电流条件为1-3 A，时间为1-3 min，电解溶液是体积比为3:1的H₃PO₄:H₂O。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）中采用化学气相沉积方法，以甲烷和氢气为气源，单层石墨烯生长条件为1000-1050℃，氢气流量为500 sccm，甲烷浓度为1%，甲烷流量为80-120 sccm， 压力为3000-4000 Pa。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（２）中所述低压常温空气等离子体的工作压力为20-100 mTorr，功率为40-120 W，时间为30 min-120 min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（２）中所述氢气等离子体技术中，控制氢气等离子体的氢气流量为20-100 sccm，时间为30-60 min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（２）中热沉积一层硫的时间为0.5-2min, 温度为120-160℃，时间为1-3 min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（２）中所述富氧的面成分是氧化亚铜，其厚度为100 nm-300 nm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（３）中析出第二层石墨烯的生长条件为：1000-1050℃，氢气流量为500 sccm，甲烷浓度为100%，甲烷流量为0.5-1.0 sccm，压力为300-350 Pa。