[发明专利]二维六角形晶格化合物制造用轧制铜箔和二维六角形晶格化合物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造石墨烯（グラフェン）、氮化硼等的二维六角形晶格化合物的铜箔、和二维六角形晶格化合物的制造方法。

背景技术

石墨具有平坦排列的碳6元环的层几层重叠的层状结构，其单原子层～数原子层左右的物质称为石墨烯或石墨烯片。石墨烯片具有独特的电特性、光学特性和机械特性，特别是载流子迁移速度为高速。因此，石墨烯片例如在燃料电池用隔板、透明电极、显示元件的导电性薄膜、无水银荧光灯、复合材料、药物传递系统（DDS）的载体等、产业界中的广泛应用被期待。

作为制造石墨烯片的方法，已知将石墨用胶带剥下的方法，但存在所得的石墨烯片的层数不一定，难以得到大面积的石墨烯片，也不适于大量生产的问题。

因此，开发了在片状的单晶石墨化金属催化剂上使碳系物质接触后，进行热处理，由此使石墨烯片生长的技术（化学气相沉积(CVD)法）（专利文献1）。作为该单晶石墨化金属催化剂，记载了Ni、Cu、W等的金属基板。

同样地，报道了利用化学气相沉积法在形成于Ni、Cu的金属箔、Si基板上的铜层上将石墨烯成膜的技术。应予说明，石墨烯的成膜在1000℃左右进行（非专利文献1）。

可是，将铜箔加热至石墨烯成膜条件（1000℃左右）时，石墨烯在再结晶了的表面生长。此时，已知铜箔的（111）面的原子排列与相当于石墨烯的碳键的sp2键合的碳原子的排列的不匹配小，使铜箔的结晶方位在（111）面高取向时，可以期待在石墨烯的合成中有利地作用。然而，一般的轧制铜箔的结晶方位由于在随机方位或（001）方位（Cube方位）高取向，因此在石墨烯成膜时铜箔晶体的晶格常数、与石墨烯的晶格常数大为不同，有不一致（）的石墨烯膜被合成，产生缺陷的担心。

其中，铜箔的（001）方位的晶格常数为0.361nm，铜箔的（111）方位的晶格常数为0.255nm。相对于此，石墨烯的晶格常数为0.142nm，但成为六角形的石墨烯区域中形成的三角形的边长为0.246nm，由于与铜箔的（111）方位的晶格常数近似，因此取得一致性的石墨烯被成膜。即，通过增多（111）方位的比例，可抑制石墨烯的缺陷，提高制造合格率。另外，氮化硼的晶格常数为6.66nm，对于在铜箔的（111）面成膜的氮化硼，一致性也高。

因此，本申请的申请人开发了通过在铜箔表面形成Cu镀敷层或Cu溅射层，而使表面的（111）面的比例为60%以上的铜箔（专利文献2）。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2009-143799号公报

[专利文献2]日本特开2013-107036号公报

[非专利文献]

[非专利文献1]SCIENCE Vol.324 (2009) P1312-1314。

发明内容

但是，如专利文献1那样制造单晶的金属基板不是容易的，成本极高，另外，存在难以得到大面积的基板，进而难以得到大面积的石墨烯片的问题。另一方面，在非专利文献1中，记载了使用Cu作为基板，但在Cu箔上，短时间内石墨烯不在面方向上生长，将在Si基板上形成的Cu层用退火作为粗大粒子而形成基板。该情况下，石墨烯的大小被Si基板尺寸所制约，制造成本也高。

其中，铜作为石墨烯生长的催化剂优异的原因是由于铜几乎不固溶碳。铜作为催化剂作用、利用烃气体的热分解产生的碳原子在铜表面形成石墨烯。进而，被石墨烯覆盖的部分的铜失去催化剂作用，因此在该部分，烃气体不进而热分解，石墨烯难以形成多层，可得到石墨烯的单层。因此，铜的单晶在这一点上作为石墨烯制造用基板是优异的，但由于价格昂贵、尺寸受到限定，因此不适于将大面积的石墨烯成膜。

另外，对于专利文献2记载的技术的情况，在需要形成Cu镀敷层或Cu溅射层的工序方面，有生产率提高的余地。

即，本发明的目的是提供可低成本且高品质地生产石墨烯、氮化硼等的二维六角形晶格化合物的二维六角形晶格化合物制造用轧制铜箔，以及使用其的二维六角形晶格化合物的制造方法。

即，本发明的二维六角形晶格化合物制造用轧制铜箔含有P：0.01～0.21wt%、Fe：0.006wt%以下，余部含有Cu和不可避免的杂质，在1000℃加热30分钟后、轧制面的由X射线衍射求得的111衍射强度（I），与微粉铜的由X射线衍射求得的111衍射强度（I₀）之比为2.0≤（I/I₀）。

优选在所述1000℃加热30分钟后，利用JIS H0501的切断法测定的平均晶体粒径为1000μm以上。