[发明专利]一种降低单晶铜丝电阻率的方法

说明书

本发明公开了一种降低单晶铜丝电阻率的方法，包括以下步骤：S1、将单晶铜丝在非氧化气体和保护气体的氛围下，以500‑1000℃下退火；S2、向单晶铜丝通入含碳气体，在0.1‑760torr下反应0.1‑9999min，而后停止通入含碳气体，并降温至室温后，得到覆盖石墨烯薄膜的单晶铜丝。种降低单晶铜丝电阻率的方法简单易行、重复度高，生长石墨烯之后的单晶铜丝的电阻率大幅度下降。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，涉及一种降低单晶铜丝电阻率的方法，特别是涉及在单晶铜丝上制备石墨烯薄膜从而使单晶铜丝的电阻率下降的方法。

背景技术

单晶铜丝因消除了晶界而具有优异的综合性能，比如：卓越的电学和信号传输性能、良好的塑性加工性能、优良的抗腐蚀性能等等，因而主要用于国防高技术、民用电子、通讯以及网络等领域。在众多的优异特性中，电学性能是最重要的一个，导电性能的提升有助于其推广至更广泛的应用，同时如果能将单晶铜丝的电阻率降低3％甚至以上，对成本的节省将是巨大的。因此如何降低单晶铜的电阻率是学界和产业界一直追寻的目标。

石墨烯是由sp²杂化的碳原子组成的六角蜂窝状二维无机晶体材料，只有一个碳原子层，厚度仅有0.335nm。石墨烯的发现在科学界激起了巨大的波澜，它的出现有望在现代电子科技领域引发新一轮革命。目前，在非单晶铜(任何形态下，包括铜丝，铜箔，铜膜，铜粉状态等等)的表面利用CVD法生长石墨烯并未发现对降低铜的电阻率有任何帮助。

中国专利文献CN107369665B公开了一种石墨烯键合铜丝的制备方法，其中利用石墨烯旋涂在铜丝表面，再利用石墨覆盖，通过石墨的低电阻来降低整体的电阻。但是该方法工艺较为复杂，所用溶剂较多易于造成污染。另外，若采用石墨烯掺杂的方式，将石墨烯粉末与铜粉充分混合，浇铸成铜锭，然后拉丝成铜丝；但是这种掺杂并不能降低铜丝的电阻率，甚至反而会增加电阻率。

因此，本领域技术人员有必要提供一种工艺简单可行，且环境友好，能够有效降低单晶铜丝电阻率的方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种降低单晶铜丝电阻率的方法，该方法简单易行、重复度高，生长石墨烯之后的单晶铜丝的电阻率明显下降。

本发明提供的技术方案如下：

一种降低单晶铜丝电阻率的方法，包括以下步骤：

S1、将单晶铜丝在非氧化气体和保护气体的氛围下，以500-1000℃下退火；

S2、向单晶铜丝通入含碳气体，在0.1-760torr下反应0.1-9999min，而后停止通入含碳气体，并降温至室温后，得到覆盖石墨烯薄膜的单晶铜丝。

优选的，所述单晶铜丝放置于耐热管内的衬底托上，所述耐热管的外部围设有炉体，所述耐热管沿进气方向的两端分别设置进气管和出气管，且所述进气管的出口、出气管的进口均朝向单晶铜丝。

进一步的，所述进气管的出口和出气管的进口分别搭设于衬底托的两端上。

进一步的，所述耐热管中通过真空泵抽去空气，再通入非氧化气体和保护气体。

优选的，步骤S2中，控制降温速率为0.1℃/s到100℃/s。

优选的，步骤S1中，退火时间控制为30-60min。

优选的，所述含碳气体为一氧化碳、甲烷、乙炔、乙醇、苯、甲苯、环己烷、酞菁中的任一种或多种的组合。

优选的，所述单晶铜丝的纯度为4N或5N或6N或7N或8N。

本发明能够带来以下有益效果：