一種金屬性石墨烯的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及金屬性石墨稀的制備方法，特別涉及一種金屬性石墨稀的制備方法。
【背景技術】
[0002] 2004年，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈?杰姆和克斯特亞?諾沃消洛夫 石墨中剝離出石墨片，他們將石墨薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，可以把石 墨片一分為二。他們不斷重復這樣的操作，將石墨薄片剝離地越來越薄，如此這樣，他們得 到了僅由一層碳原子構成的石墨薄片，這就是石墨烯[1]。石墨烯的高迀移率[2]和透光性 使得石墨烯具有很多潛在的應用價值。
[0003] 不過目前制備石墨烯，電阻隨著溫度的下降而增加，低溫下石墨烯的電阻增加到 一個更大的值，這屬于典型的半導體行為[3]，不利于低溫條件下的應用。所以需要制備出 金屬性行為的石墨烯，金屬性的石墨烯電阻會隨著溫度的下降而下降，在低溫下石墨烯的 電阻會減小到更小的值，石墨烯的金屬性不僅可以從電阻為溫度的變化關系來判斷，還可 以通過對目標石墨稀的拉曼光譜利用非對稱的Breit-Wigner-Fano line模型[4, 5]，如果 擬合得到的關鍵參數與從金屬單壁碳納米管擬合得到的近似[6-8]，就說明石墨烯也具有 了金屬性行為。金屬性石墨烯可以明顯改善石墨烯低溫條件下的導電性能，并且豐富石墨 烯的應用范圍。
[0004] 參考文獻
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【發明內容】
[0013] 技術問題：本發明的目的是提出一種金屬性石墨烯的制備方法，該方法工藝安全 簡單，既保持了單層石墨烯的特性又能夠表現出金屬性行為。
[0014] 技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供了一種金屬性石墨烯的制備方法，該 方法包括如下步驟：
[0015] 步驟a.將干凈的銅片放入一直在抽真空的化學氣相沉積爐中，并通入流量為40 標準毫升每分鐘的氫氣，將此化學氣相沉積爐升溫至1000攝氏度后通入流量為60標準毫 升每分鐘的甲烷氣，15分鐘后將甲烷氣關閉，將此化學氣相沉積爐降溫至室溫，取出銅片， 將聚甲基丙烯酸甲酯旋涂在接觸甲烷氣的那面銅片上，然后將此銅片置入三氯化鐵溶液 中，30分鐘后，用干凈的硅片將懸浮在三氯化鐵溶液上的薄膜撈出，并用丙酮清洗此硅片上 的薄膜，得到長在硅片上的石墨烯；
[0016] 步驟b.將金、銅、鋁或鈦，沉積在步驟a中得到的石墨烯上，控制沉積厚度在1至 5納米；
[0017] 步驟c.將步驟b中得到的沉積有1至5納米金屬的石墨烯放入真空退火爐中，并 在100至500攝氏度的溫度下進行退火，并維持退火24個小時以內，將此步驟中真空退火 爐降溫至室溫，取出沉積有1至5納米金屬的石墨稀，即為金屬性石墨稀，此金屬性石墨稀 既保持了單層石墨烯的特性又表現出金屬性。
[0018] 其中：
[0019] 步驟b中，將金、銅、鋁或鈦，沉積在步驟a中得到的石墨烯上的方法包括：磁控濺 射、分子束外延、電子束蒸發、熱蒸鍍、熱蒸發、化學氣相沉積、化學氣相傳輸或金屬有機物 化學氣相沉淀方法。
[0020] 有益效果：采用本發明制備方法與現有技術相比較具有以下特點：
[0021] (1)本發明制備方法首次提出將1至5納米的金屬，沉積在已經生在好的石墨烯 上，沉積的金屬不限于我們此處采用的金、銅、鋁和鈦這四種，所有金屬均可以并且能夠被 沉積在已經制備好的石墨烯上，磁控濺射、分子束外延、電子束蒸發、熱蒸鍍、熱蒸發、化學 氣相沉積、化學氣相傳輸和金屬有機物化學氣相沉淀等方法，均可以被采納使用。
[0022] (2)本發明制備方法首次提出將沉積有金、銅、鋁和鈦的石墨烯，放入真空退火爐 中，并在100至500攝氏度的溫度下進行退火，并維持退火24個小時以內。
[0023] (3)本發明制備方法成功制備出了金屬性行為的石墨烯，此金屬性石墨烯既保持 了單層石墨烯的特性又表現出金屬性行為，即金屬性石墨烯的電阻會隨著溫度的下降而下 降。
【附圖說明】
[0024] 圖1為實施例二的掃描電子顯微鏡照片。
[0025] 圖2為實施例一、二、三和四的拉曼光譜。
[0026] 圖3為實施例一、二、三和四的拉曼光譜用非對稱的Breit-Wigner-Fano line模 型進行擬合的具體情況。
[0027] 圖4為實施例一、二的電阻隨溫度的變化情況。
[0028] 圖5為實施例五的拉曼光譜。
[0029] 其中，圖2中橫軸表示拉曼位移，單位為波數，縱軸表示強度，單位為任意單位。圖 3中橫軸表示拉曼位移，單位為波數，縱軸表示強度，單位為任意單位，圖3中紅色實線為利 用非對稱的Breit-Wigner-Fano line模型擬合地最佳曲線，擬合得到的關鍵參數與從金屬 單壁碳納米管擬合得到的近似，說明了石墨烯具有金屬性行為。圖4中橫軸表示溫度，單位 為開爾文，縱軸表示電阻，單位為歐姆，圖4中，電阻隨溫度下降而下降說明了石墨烯具有 金屬性行為。圖5中橫軸表示拉曼位移，單位為波數，縱軸表示強度，單位為任意單位。圖 5中，沒有沉積金屬的石墨烯中兩個峰的位置、強度比例值并沒有因為沉積金屬金、銅、錯和 鈦而發生變化，說明單層石墨烯的特性被保持下來了。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖，對本發明做進一步說明。
[0031] 本發明提供的金屬性石墨烯的制備方法，該方法包括如下步驟：
[0032] 步驟a.將干凈的銅片放