一種制備單層六角氮化硼的方法
【專利摘要】本發明公開了一種制備單層六角氮化硼薄膜的方法，屬于薄膜材料制備領域。其主要原理為：在真空環境中或保護氣體環境中，在基底(1)上蒸鍍金屬薄膜(2)。加熱基底和金屬薄膜至700至1200K。通入含有氮和硼的氣體(3)。利用金屬氣體(3)的催化作用在金屬表面形成單層氮化硼薄膜(4)。之后將整個樣品冷卻到室溫。利用腐蝕性溶液腐蝕金屬，實現單層氮化硼薄膜(4)和基底(1)的分離。通過此方法可以廉價快速清潔地制備單層氮化硼薄膜材料。
【專利說明】一種制備單層六角氮化硼的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及了一種制備單層六角氮化硼薄膜的方法，屬于薄膜材料制備領域。
【背景技術】
[0002]目前六方氮化硼主要通過工藝復雜的高壓水合法制得。所得到的氮化硼薄膜一般為多層的體材料。在制備過程中會引入大量缺陷。在金屬表面合成氮化硼一般采用的襯底為金屬是金屬單晶(Paffett,M.T., et al.(1990).Surface Science 232 286)。這樣的制備方式成本高，工藝復雜。并且在制備后得到的是金屬和氮化硼薄膜的復合材料。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是針對現有技術存在的缺陷，提供一種簡單、成本低廉、的單層六角氮化硼薄膜材料的制備方法。本發明提供了如下的技術方案:
[0004]1.一種制備單層六角氮化硼薄膜的方法。包括:基底材料(I)、金屬薄膜(2)、含氮原子硼原子的氣體(3)、單層氮化硼薄膜(4)、氣體分解后的剩余分子或原子(5)、其特征為:在真空環境中或保護氣體環境中，在基底(I)上蒸鍍金屬薄膜(2)。加熱基底和金屬薄膜至700至1200K。通入含有氮和硼的氣體(3)。利用金屬氣體(3)的催化作用在金屬表面形成單層氮化硼薄膜(4)。當金屬薄膜(2)被氮化硼薄膜(4)覆蓋后將失去化學活性，從而抑制了氮化硼薄膜的繼續生長，保證了所得到的薄膜材料的厚度為一個原子單層。之后將整個樣品冷卻到室溫。利用腐蝕性溶液腐蝕金屬，實現單層氮化硼薄膜(4)和基底(I)的分離。通過此方法可以廉價快速清潔地制備單層氮化硼薄膜材料。
[0005]2.說明I中所述的真空環境為IxlO-1Ombar至lxl0-4mbar。
[0006]3.說明I中所述的保護氣體可以為任意惰性氣體。
[0007]4.說明I中所述的金屬薄膜⑵的材料可以為:銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉬(Pt)、金(Au)、鉻(Cr)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鑰(Mo)、釕(Rh)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、銠(Rh)和鎢(W)中的一種或任意兩種以上的組合。
[0008]5.說明I中所述的含有氮原子和硼原子的氣體(3)可以為任意含有氮原子和硼原子的一種氣體或者幾種氣體的組合。只要它(們)可以在金屬表面經過催化作用形成六角氮化硼，例如環氮硼烷。
[0009]6.說明I中所述的通入的含有氮原子和硼原子的氣體的氣壓范圍為10_9mbar至2bar。
[0010]7.說明I中所述的基底材料(I)可以為覆蓋有二氧化硅的硅片、藍寶石片、石英片、云母片。
[0011]8.說明I中所述的腐蝕性溶液可以為任意能腐蝕金屬薄膜(2)又不破壞氮化硼薄膜的溶液，例如三氯化鐵溶液。
【專利附圖】
【附圖說明】[0012]附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，并不構成對本發明的限制。
[0013]在附圖中:
[0014]圖1:在金屬薄膜上生長單層六角氮化硼的過程。
[0015]圖2:利用腐蝕溶液分離單層六角氮化硼和基底。
【具體實施方式】
[0016]下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
[0017]實例一:參照圖1-圖2。
[0018]圖1:在真空環境中或保護氣體環境中，在基底(I)上蒸鍍金屬薄膜(2)。金屬薄膜(2)的材料可以為:銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉬(Pt)、金(Au)、鉻(Cr)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鑰(Mo)、釕(Rh)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、銠(Rh)和鎢(W)中的一種或任意兩種以上的組合。加熱基底和金屬薄膜至700至1200K。通入含有氮和硼的氣體(3)。利用金屬氣體(3)的催化作用在金屬表面形成單層氮化硼薄膜(4)。當金屬薄膜(2)被氮化硼薄膜
(4)覆蓋后將失去化學活性，從而抑制了氮化硼薄膜的繼續生長，保證了所得到的薄膜材料的厚度為一個原子單層。
[0019]圖2:將整個樣品冷卻到室溫。將其放入腐蝕性溶液(6)腐蝕金屬，實現單層氮化硼薄膜(4)和基底(I)的分離`。
【權利要求】
1.本發明公開了一種制備單層六角氮化硼薄膜的方法。包括:基底材料(I)、金屬薄膜(2)、含氮原子硼原子的氣體(3)、單層氮化硼薄膜(4)、氣體分解后的剩余分子或原子(5)、其特征為:在真空環境中或保護氣體環境中，在基底(I)上蒸鍍金屬薄膜(2);加熱基底和金屬薄膜至700至1200K;通入含有氮和硼的氣體(3);利用金屬氣體(3)的催化作用在金屬表面形成單層氮化硼薄膜(4);之后將整個樣品冷卻到室溫；利用腐蝕性溶液腐蝕金屬，實現單層氮化硼薄膜(4)和基底(I)的分離；通過此方法可以廉價快速清潔地制備單層氮化硼薄膜材料。
2.根據權利要求1所述的制備單層六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的真空環境為 1x10 10mbar 至 1x10 4mbar。
3.根據權利要求1所述的制備單層六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的保護氣體可以為任意惰性氣體。
4.根據權利要求1所述的制備單層六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的金屬薄膜(2)的材料可以為:銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉬(Pt)、金(Au)、鉻(Cr)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鑰(Mo)、釕(Rh)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、銠(Rh)和鎢(W)中的一種或任意兩種以上的組合。
5.根據權利要求1所述的制備單層六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的含有氮原子和硼原子的氣體(3)可以為任意含有氮原子和硼原子的一種氣體或者幾種氣體的組合。只要它(們)可以在金屬表面經過催化作用形成六角氮化硼，例如環氮硼烷。
6.根據權利要求1所述的通入的含有氮原子和硼原子的氣體的氣壓范圍為10_9mbar至2bar。
7.根據權利要求1所述的制備單層六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的基底材料(I)可以為覆蓋有二氧化硅的硅片、藍寶石片、石英片、云母片。
8.根據權利要求1所述的制備單層六角氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述的腐蝕性溶液可以為任意能腐蝕金屬薄膜(2)又不破壞氮化硼薄膜的溶液，例如三氯化鐵溶液。
【文檔編號】C23C16/34GK103668106SQ201210328090
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月1日 優先權日:2012年9月1日
【發明者】董國材 申請人:董國材