[发明专利]一种制备锗基石墨烯纳米孔的方法

说明书

本发明提供一种制备锗基石墨烯纳米孔的方法，包括如下步骤：S1：提供一锗基石墨烯，所述锗基石墨烯包括Ge衬底及形成于所述Ge衬底上的石墨烯；S2：对所述锗基石墨烯进行离子注入，以在所述石墨烯中产生点缺陷；S3：对所述锗基石墨烯进行退火，以从所述点缺陷处对所述石墨烯进行刻蚀，得到纳米孔。本发明的制备锗基石墨烯纳米孔的方法获得的石墨烯纳米孔具有质量好、尺寸易于调节、不会刻蚀石墨烯等优势。另外，离子注入技术、退火技术在目前半导体行业都是非常成熟的工艺。所以本发明的制备方法将能更快地推动石墨烯在单层膜材料上的推广与应用。

技术领域

本发明属于半导体及碳材料制备领域，涉及一种制备锗基石墨烯纳米孔的方法。

背景技术

自2004年英国曼彻斯特大学的两位科学家成功地利用机械剥离法首次获得石墨烯，并以此获得了2010年诺贝尔物理学奖之后，石墨烯这一特殊的六角晶格二维材料便成为了世界科研界的热点。石墨烯是一种由单层碳原子按照蜂窝状排列而形成的二维材料，由于它的特殊构造，石墨烯在力学、热学以及电学等领域表现出优异的性质，尤其在电学方面的表现最为突出，其超高的电导率以及超低的电阻率等特点使得石墨烯呈现出将替代硅作为主要电子材料的趋势。

纳米孔在环境学、生物学等领域都有极大的应用，常用于污水过滤、海水淡化以及基因测序等，而石墨烯由于其在力学上优异的韧性以及强度而渐渐地被人们尝试用来作为新的纳米孔单层膜材料。在很多工作中常采用铜基生长的石墨烯进行化学处理或者高能汇聚电子束轰击来产生纳米孔，化学处理法会对石墨烯表面产生一定程度的掺杂改性，而高能汇聚电子束处理后的纳米孔还要通过在特定气氛中退火来调节纳米孔的大小，在此过程中铜基石墨烯会被氢气刻蚀从而导致产量降低。

因此，如何提供一种新的制备石墨烯纳米孔的方法，以在调节石墨烯纳米孔大小的同时保证石墨烯不会减少，获得高质量的石墨烯纳米孔，以推动石墨烯在单层膜材料上的推广与应用，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备锗基石墨烯纳米孔的方法，用于解决现有技术中不易获得高质量石墨烯纳米孔的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种制备锗基石墨烯纳米孔的方法，包括如下步骤：

S1：提供一锗基石墨烯，所述锗基石墨烯包括Ge衬底及形成于所述Ge衬底上的石墨烯；

S2：对所述锗基石墨烯进行离子注入，以在所述石墨烯中产生点缺陷；

S3：对所述锗基石墨烯进行退火，以从所述点缺陷处对所述石墨烯进行刻蚀，得到纳米孔。

可选地，于所述步骤S1中，所述石墨烯是通过化学气相沉积法在所述Ge衬底上生长得到。

可选地，石墨烯生长温度为900-940℃，生长气氛包括氢气及惰性气体，生长时间为100-300min。

可选地，所述化学气相沉积法采用的碳源包括甲烷、乙烯、乙炔、苯、PMMA及石墨中的一种或多种。

可选地，于所述步骤S2中，采用B、H、P中的一种或多种对所述锗基石墨烯进行离子注入。

可选地，于所述步骤S2中，离子注入深度为5-100nm。

可选地，于所述步骤S2中，离子注入能量范围是10-20KeV，离子注入剂量范围是1E14-1E16atom/cm²。

可选地，于所述步骤S2中，所述点缺陷为原子级别。

可选地，于所述步骤S3中，退火温度范围是300-800℃，刻蚀气体包括氢气，退火时间为1-120min。

可选地，于所述步骤S3中，得到的纳米孔孔径为5-100nm。