[发明专利]拓扑绝缘体/石墨烯复合柔性透明导电薄膜及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种拓扑绝缘体/石墨烯复合柔性透明导电薄膜及其制备方法与应用。该拓扑绝缘体/石墨烯复合薄膜，是由拓扑绝缘体构成的纳米片和石墨烯薄膜以范德华力结合而成。其制备方法包括以惰性气体作为载气，将拓扑绝缘体置于气体流向的上游，石墨烯薄膜置于气体流向的下游，进行化学气相沉积，沉积完毕而得。本发明利用拓扑绝缘体特有的金属表面态能够提供稳定的导电通道，“缝合”石墨烯的畴区晶界，改善由晶界处电子散射造成的导电性的降低，得到了一种拓扑绝缘体/石墨烯复合薄膜。该薄膜具有宽波长范围内的高透光性，高导电性，出色的化学稳定性和机械性能，可用于光电子和纳电子学等领域。

主权项

一种拓扑绝缘体/石墨烯复合薄膜，是由拓扑绝缘体构成的纳米片和石墨烯薄膜以范德华力结合而成；所述拓扑绝缘体/石墨烯复合薄膜的厚度为10nm‑30nm；所述拓扑绝缘体/石墨烯复合薄膜是由包括如下步骤的方法制备得到的：将拓扑绝缘体置于气体流向的上游，石墨烯薄膜置于气体流向的下游，充入氩气作为载气，维持体系温度在450℃‑550℃，将所述拓扑绝缘体推入反应器中部，进行化学气相沉积，沉积完毕后，迅速降低体系温度至室温，得到所述拓扑绝缘体/石墨烯复合薄膜；所述拓扑绝缘体选自Bi2Se3、Bi2Te3和Sb2Te3中的至少一种；所述石墨烯薄膜以铜箔为载体；以铜箔为载体的所述石墨烯薄膜是按照包括如下步骤的方法制备而得：1)将铜箔在还原性气氛中退火，得到退火后的铜箔；2)将步骤1)所得退火后的铜箔在碳源气体和还原性气体存在的条件下进行化学气相沉积，沉积完毕得到所述以铜箔为载体的石墨烯薄膜；所述步骤1)中，铜箔的厚度为20μm‑100μm；所述还原性气氛为氢气气氛；所述还原性气氛中还原性气体的流量为5sccm‑50sccm；所述退火步骤中，温度为980‑1040℃；时间为20min‑60min；压强为1Pa‑50Pa；所述步骤2)中，所述碳源气体为甲烷；所述碳源气体的流量为5sccm‑36sccm；所述还原性气体为氢气；所述还原性气体的流量为5sccm‑50sccm；制备所述石墨烯薄膜的化学气相沉积步骤中，沉积的温度为980‑1020℃；沉积的时间为10min‑30min；沉积的压强为10Pa‑50Pa。