[发明专利]一种探测二维材料晶界的方法

说明书

本发明提供了一种探测二维材料晶界的方法。所述方法将二维材料利用化学气相沉积等方法覆盖在金属箔片表面，高温条件下含氧氛围中缓慢加热，使得缺陷下的铜被氧化，从而在光学显微镜下即可看到不同衬度。本发明提出的方法，通过非常简单的操作，在光学显微镜下即可观测到二维材料的晶界。

技术领域

本发明涉及一种探测二维材料晶界的方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子的sp²杂化形成的具有六元环晶格结构的二维材料。它具有非常优异的物理性能，例如，超高的电子迁移率、杨氏模量和透光性等。因此有望能够利用石墨烯发展出新一代高速电子元件、透明电极、生物化学感应器等。目前石墨烯的主要制备方法为化学气相沉积法，即利用石墨烯在铜衬底上的自限制机理制备出均一单层的石墨烯薄膜。但是，这种方法制备出的样品大多是多晶石墨烯，其中包含很多点缺陷、线缺陷。这些缺陷的存在大大降低了石墨烯中载流子的迁移速率、机械性能、热导率等性能，这直接影响了石墨烯走向应用的进程。因而，理解石墨烯中的缺陷结构、形成机理等对于推进石墨烯相关研究应用具备至关重要的作用，这也是获得超高质量石墨烯急需解决的一大技术难题。

发明内容

本发明提出一种探测二维材料晶界的方法，二维材料覆盖在金属箔片上，并在加热装置中缓慢加热1-400小时。所述金属箔片包括铜箔，镍箔等，优选的为铜箔。所述加热过程在热台、烤箱或者CVD管式炉中进行，温度设置为100℃-400℃。

本发明提供一种探测二维材料晶界的方法，将金属箔片上的二维材料在加热装置中缓慢加热，实现石墨烯中晶界的光学可视化。

优选的是，所述二维材料为石墨烯、或氮化硼。

优选的是，通过化学气相沉积法将二维材料生长在金属箔片上，或者通过转移方式将二维材料覆盖到金属箔片表面。

优选的是，所述金属箔片为铜箔、或镍箔；优选的是，所述金属箔片为铜箔。

优选的是，在如下气体氛围中进行加热：空气、含有氧气的混合气体、或含有氧气和水蒸气的混合气体。

优选的是，在混合有保护性气体和氧气的混合气体中进行加热，其中氧气占混合气体的体积百分比为1%-99%，其余为保护性气体。

优选的是，在混合有保护性气体、氧气和水蒸气的混合气体中进行加热，其中氧气占混合气体的体积百分比为1%-98%，水蒸气占混合气体的体积百分比为1%-98%，其余为保护性气体。

优选的是，所述加热装置为热台、烤箱或CVD管式炉。

优选的是，利用光学显微镜即可观测到二维材料中晶界。

优选的是，所述方法包括如下步骤：

（一）、将二维材料用化学气相沉积的方法生长在金属箔片表面；

（二）、将覆盖有二维材料的衬底于100℃~400℃在加热装置中缓慢加热，时间为1 ~400小时；

（三）、样品氧化后，用光学显微镜直接观察，即可看到二维材料的晶界。

在本发明的方法中，高温条件下氧气在二维材料晶界处渗透并将缺陷下的铜氧化使得缺陷处的衬度在光学显微镜下即可看到。本发明提出的方法，通过非常简单的操作，在光学显微镜下即可观测到二维材料的晶界。

本发明的优点在于：

1.本发明为一种探测二维材料晶界的方法；

2.本发明利用常用的热台、烤箱、CVD管式炉等对铜箔上化学气相沉积方法生长的二维材料进行缓慢温和氧化，操作简便；

3.本发明可以在光学显微镜下观测夹角约为0°的两个石墨烯晶畴形成的晶界；

4.本发明涉及的方法，可以保持二维材料的优良性能，对二维材料无损害。