一种金属性石墨烯的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及金属性石墨稀的制备方法，特别涉及一种金属性石墨稀的制备方法。
【背景技术】
[0002] 2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈?杰姆和克斯特亚?诺沃消洛夫 石墨中剥离出石墨片，他们将石墨薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，可以把石 墨片一分为二。他们不断重复这样的操作，将石墨薄片剥离地越来越薄，如此这样，他们得 到了仅由一层碳原子构成的石墨薄片，这就是石墨烯[1]。石墨烯的高迀移率[2]和透光性 使得石墨烯具有很多潜在的应用价值。
[0003] 不过目前制备石墨烯，电阻随着温度的下降而增加，低温下石墨烯的电阻增加到 一个更大的值，这属于典型的半导体行为[3]，不利于低温条件下的应用。所以需要制备出 金属性行为的石墨烯，金属性的石墨烯电阻会随着温度的下降而下降，在低温下石墨烯的 电阻会减小到更小的值，石墨烯的金属性不仅可以从电阻为温度的变化关系来判断，还可 以通过对目标石墨稀的拉曼光谱利用非对称的Breit-Wigner-Fano line模型[4, 5]，如果 拟合得到的关键参数与从金属单壁碳纳米管拟合得到的近似[6-8]，就说明石墨烯也具有 了金属性行为。金属性石墨烯可以明显改善石墨烯低温条件下的导电性能，并且丰富石墨 烯的应用范围。
[0004] 参考文献
[0005] [l]Novoselov KS1Geim AK, Morozov SV1Jiang D1Zhang Y1Dubonos SV, Grigorieva IV, Firsov, AA. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science 2004 ；306:666.
[0006] [2]Zhang YB, Tan Yff, Stormer HL, Kim P.Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene. Nature 2005 ；438:201.
[0007] [3] Ryu S, Liu L, Berciaud S, Yu YJ, Liu HT, Kim P, et al. Atmospheric oxygen binding and hole doping in deformed graphene on a Si02substrate. Nano Lett 2010 ； 10(12) :4944.
[0008] [4]Brown SDM1Jorio A1Corio PjDresselhaus MSjDresselhaus G1Saito R, et al. Origin of the Breit - Wigner - Fano lineshape of the tangentialG-band feature of metallic carbon nanotubes. Phys Rev B 2001 ；63:155414.
[0009] [5] Farhat H, Berciaud S, Kalbac M, Saito R, Heinz TF, Dresselhaus MS. Observation of electronic Raman scattering in metallic carbon nanotubes. Phys Rev Lett 2011 ；107:157401.
[0010] [6]Rao AM, Eklund PC, Bandow S,Thess A, Smalley RE. Evidence for charge transfer in doped carbon nanotube bundles from Raman scattering. Nature 1997 ； 388:257.
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[0012] [8] Babic B，Schonenberger C. Observation of Fano resonances in single-wall carbon nanotubes. Phys Rev B 2004 ；70:195408.
【发明内容】
[0013] 技术问题：本发明的目的是提出一种金属性石墨烯的制备方法，该方法工艺安全 简单，既保持了单层石墨烯的特性又能够表现出金属性行为。
[0014] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种金属性石墨烯的制备方法，该 方法包括如下步骤：
[0015] 步骤a.将干净的铜片放入一直在抽真空的化学气相沉积炉中，并通入流量为40 标准毫升每分钟的氢气，将此化学气相沉积炉升温至1000摄氏度后通入流量为60标准毫 升每分钟的甲烷气，15分钟后将甲烷气关闭，将此化学气相沉积炉降温至室温，取出铜片， 将聚甲基丙烯酸甲酯旋涂在接触甲烷气的那面铜片上，然后将此铜片置入三氯化铁溶液 中，30分钟后，用干净的硅片将悬浮在三氯化铁溶液上的薄膜捞出，并用丙酮清洗此硅片上 的薄膜，得到长在硅片上的石墨烯；
[0016] 步骤b.将金、铜、铝或钛，沉积在步骤a中得到的石墨烯上，控制沉积厚度在1至 5纳米；
[0017] 步骤c.将步骤b中得到的沉积有1至5纳米金属的石墨烯放入真空退火炉中，并 在100至500摄氏度的温度下进行退火，并维持退火24个小时以内，将此步骤中真空退火 炉降温至室温，取出沉积有1至5纳米金属的石墨稀，即为金属性石墨稀，此金属性石墨稀 既保持了单层石墨烯的特性又表现出金属性。
[0018] 其中：
[0019] 步骤b中，将金、铜、铝或钛，沉积在步骤a中得到的石墨烯上的方法包括：磁控溅 射、分子束外延、电子束蒸发、热蒸镀、热蒸发、化学气相沉积、化学气相传输或金属有机物 化学气相沉淀方法。
[0020] 有益效果：采用本发明制备方法与现有技术相比较具有以下特点：
[0021] (1)本发明制备方法首次提出将1至5纳米的金属，沉积在已经生在好的石墨烯 上，沉积的金属不限于我们此处采用的金、铜、铝和钛这四种，所有金属均可以并且能够被 沉积在已经制备好的石墨烯上，磁控溅射、分子束外延、电子束蒸发、热蒸镀、热蒸发、化学 气相沉积、化学气相传输和金属有机物化学气相沉淀等方法，均可以被采纳使用。
[0022] (2)本发明制备方法首次提出将沉积有金、铜、铝和钛的石墨烯，放入真空退火炉 中，并在100至500摄氏度的温度下进行退火，并维持退火24个小时以内。
[0023] (3)本发明制备方法成功制备出了金属性行为的石墨烯，此金属性石墨烯既保持 了单层石墨烯的特性又表现出金属性行为，即金属性石墨烯的电阻会随着温度的下降而下 降。
【附图说明】
[0024] 图1为实施例二的扫描电子显微镜照片。
[0025] 图2为实施例一、二、三和四的拉曼光谱。
[0026] 图3为实施例一、二、三和四的拉曼光谱用非对称的Breit-Wigner-Fano line模 型进行拟合的具体情况。
[0027] 图4为实施例一、二的电阻随温度的变化情况。
[0028] 图5为实施例五的拉曼光谱。
[0029] 其中，图2中横轴表示拉曼位移，单位为波数，纵轴表示强度，单位为任意单位。图 3中横轴表示拉曼位移，单位为波数，纵轴表示强度，单位为任意单位，图3中红色实线为利 用非对称的Breit-Wigner-Fano line模型拟合地最佳曲线，拟合得到的关键参数与从金属 单壁碳纳米管拟合得到的近似，说明了石墨烯具有金属性行为。图4中横轴表示温度，单位 为开尔文，纵轴表示电阻，单位为欧姆，图4中，电阻随温度下降而下降说明了石墨烯具有 金属性行为。图5中横轴表示拉曼位移，单位为波数，纵轴表示强度，单位为任意单位。图 5中，没有沉积金属的石墨烯中两个峰的位置、强度比例值并没有因为沉积金属金、铜、错和 钛而发生变化，说明单层石墨烯的特性被保持下来了。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图，对本发明做进一步说明。
[0031] 本发明提供的金属性石墨烯的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0032] 步骤a.将干净的铜片放