[发明专利]一种基于石墨烯-氮化硼横向异质结的双曲超表面及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于石墨烯-氮化硼横向异质结的双曲超表面的制备方法，其特征在于，所述基于石墨烯-氮化硼横向异质结的双曲超表面，包括衬底，以及覆盖于衬底上的异质结构层，所述异质结构层由石墨烯和氮化硼两种材料组成，异质结构层具有若干条带状石墨烯层和若干条带状氮化硼层间隔排布形成的周期性纳米光栅结构；

所述衬底包括基底硅层和覆盖于基底硅层上表面的氧化硅层；

条带状氮化硼层的前后长度为50-100nm，条带状氮化硼层的宽度为50-100nm，条带状氮化硼层之间的间隙为50-100nm；条带状石墨烯层的前后长度为50-100nm，条带状石墨烯层的宽度为50-100nm，条带状石墨烯层之间的间隙为50-100nm；

所述制备方法包括如下步骤：

1）通过化学气相沉积法在铜箔基底上生长层状氮化硼：首先在通入载气的条件下，于40-50分钟内将铜箔从室温加热到900-1000℃，然后进行10-15分钟的退火处理；将硼烷氨在65-100℃温度下加热1-1.5h分解，得到分解产物，将分解产物在通入载气的条件下，于900-1000℃生长10-15分钟，即实现铜箔基底上生长层状氮化硼；

2）使用电子束光刻系统刻蚀纳米光栅：利用聚甲基丙烯酸甲酯在步骤1）得到的层状氮化硼上刻划光栅，刻蚀后，浸泡在丙酮中去除聚甲基丙烯酸甲酯，洗涤，干燥，即得到氮化硼光栅；

3）通过化学气相沉积法在已刻蚀的氮化硼光栅间隙处生长石墨烯：在100-110℃温度下升华固体苯甲酸，然后在通入载气的条件下，将升华后的苯甲酸置于步骤2）中的氮化硼上，将温度设置为820-850℃生长石墨烯10-15分钟，得到石墨烯与氮化硼形成平面异质结构，即为石墨烯-氮化硼横向异质结双曲超表面；

4）将得到的石墨烯-氮化硼横向异质结双曲超表面转移到氧化硅基底上，即得到成品。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基底硅的介电常数为12，氧化硅介电常数为1.05。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中退火处理条件为在900-1000℃保温10-15分钟。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中硼烷氨的分解产物生长期间的压强为1.0-1.2×10^-2Pa。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）和步骤3）中通入载气均为20sccm的H₂和50 sccm 的Ar。

6.根据权利要求1-5任一方法制备得到的基于石墨烯-氮化硼横向异质结的双曲超表面在制备超表面成像和光能量传输器件中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述器件为超透镜。