【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单晶铜箔的制备，具体涉及一种廉价、简易制备单晶铜箔的方法。
技术介绍
1、单晶材料是一种优良的功能材料，由于其光滑的无晶界表面和强各向异性，表现出特殊的物理、化学及光学性质。单晶铜箔是由一个晶粒构成的自支撑二维铜晶体薄膜，它的导电性、导热性和机械性能都得到了显著提升。单晶铜具有较高的导电性能，热传导性能和良好的可焊性。单晶铜线相比普通铜线能够提高约10％的导电性，可以在电子设备中发挥重要作用。此外，单晶材料的结构中，电子在单晶材料中可以更容易地通过,散射较少，电阻率较低。电缆线采用单晶铜做线芯，单晶铜材电阻比普通铜材低8％到13％，且韧性极高，普通铜材扭转16圈即断，单晶铜材可扭转116圈。在高保真音频视频线领域，各种音频视频信号在传输过程中通过晶界时，都会产生反射、折射等现象使信号变形、失真衰减，单晶铜极少的晶界或无晶界使传输质量得到根本改善。重要的是近几年研究发现原子级平整单晶铜箔拥有均匀的表面取向和一定的催化作用，故常被用作一些二维材料的生长衬底(如石墨烯、h-bn)及表面催化研究材料。
2、单晶制备常规方法有两种，单晶提拉法和布里奇曼法。这两种方法均优势在于操作简单，生长情况便于观察，但在制备过程中容易引入杂质，造成单晶内部缺陷，并且需要对昂贵的块体单晶进行切割、打磨、抛光等额外工艺，增加了制备成本。当前市场上单晶铜箔的高昂价格与较小尺寸，正逐渐成为制约其广泛应用的瓶颈，难以充分满足社会对高品质单晶铜箔的日益增长需求，因此急需一种简单、实惠的制备方法。
3、南开大学等人于2023年专
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的问题，本专利技术提供了一种廉价、简易的方法制备大尺寸单晶铜箔，通过热处理促进晶格的旋转和晶界的迁移，从而得到暴露吉布斯自由能最低的晶面的单晶铜箔。
2、本专利技术通过以下技术方案实施：
3、一种廉价、简易制备单晶铜箔的方法，包括以下步骤：
4、(1)对多晶铜箔进行预处理；
5、(2)将预处理后的多晶铜箔放于耐高温衬底，随后整体结构平稳地将其推进管式炉中；
6、(3)检测管式炉的气密性；
7、(4)洗气，向管式炉注入还原气体，以确保管式炉内的氧气被彻底清洗干净；
8、(5)向管式炉中持续通入还原气体，将铜箔加热至表面熔化温度，保持10至30min，随后降温至退火温度，保温，保温阶段结束后铜箔将随炉自然冷却至室温，即得。
9、进一步地，步骤(1)对多晶铜箔进行预处理具体操作为：首先用丙酮、酒精先后进行超声清洗，随后利用自动磨抛机，倒入配套抛光液均匀分布在磨盘上，转速100rpm，顺时针，打磨5-15s，利用去离子水进行冲洗，以去除所有残留物质；最后用氮气将铜箔吹干，确保其表面洁净无水分。磨抛处理可以在单晶铜箔的制备过程中，去除表面的杂质和不均匀层，改善了铜箔的表面粗糙度，为退火过程中的晶粒生长创造了良好条件。
10、进一步地，步骤(2)中耐高温衬底为石英片或氧化铝陶瓷片。
11、进一步地，步骤(2)中整体结构在管式炉中推离主温区1.5-3cm。
12、进一步地，当制备30μm厚度的铜箔时，整体结构推离主温区1.5cm。
13、进一步地，当制备50μm厚度的铜箔时，整体结构推离主温区3cm。
14、进一步地，检测管式炉的气密性具体操作为：首先关闭炉管的出气端阀门，接着充入惰性气体直到压力表指示达到0.04mpa；在此状态下维持5-10min，期间压力表数值应保持不变，这样的操作程序可以确认炉内气密性的良好状态。
15、进一步地，步骤(4)和(5)中还原气体为氢气氩气混合气，氢气占比为10-30％，气流量为100-500sccm。
16、进一步地，步骤(5)中表面融化温度为1030-1050℃。
17、进一步地，步骤(5)中降温速率为3-5℃/min。
18、进一步地，步骤(5)中退火温度为1000-1030℃，保温时间为2-6h。
19、本专利技术的有益效果：
20、1.本专利技术制备方法采用的原始商业多晶铜箔简单易得、廉价丰富。制备过程所需管式炉为单温区管式炉，对设备要求低。单晶化过程操作简单、制备周期短，展现出显著的工业化应用潜力，相较于传统的提拉法，降低了能耗，减少制备过程中由外界引入的污染。
21、2.单晶生长通常依赖于定向凝固，即从液相向固相逐渐转变。本专利技术中将整体结构推离主温区造成样品表面的温度差，晶体生长会优先发生在温度较低的区域(冷端)，逐渐向温度较高的区域(热端)延伸。通过控制熔体的冷却速率和温度分布，可以使晶体按特定的方向生长，避免不规则的多晶或杂晶的形成。此技术方案在单晶生长过程中通过稳定液固界面、促进优先取向生长的方式，有利于单晶的稳定、完整生长，并显著提高单晶材料的纯度和性能。
22、3.本专利技术制备方法在退火步骤前引入了表面熔化工艺，这一操作确保了铜箔在熔化温度下保温时，其表面能够满足从固态向液态转化的热力学条件。处于液态的铜原子展现出更快的扩散速率，这为单晶铜箔的制备创造了更加有利的条件，从而提高了单晶铜箔的制备效率和质量。
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1.一种廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，步骤(1)对多晶铜箔进行预处理具体操作为：首先用丙酮、酒精先后进行超声清洗，随后利用自动磨抛机，倒入配套抛光液均匀分布在磨盘上，转速100rpm，顺时针，打磨5-15s，利用去离子水进行冲洗，以去除所有残留物质；最后用氮气将铜箔吹干，确保其表面洁净无水分。
3.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，步骤(2)中耐高温衬底为石英片或氧化铝陶瓷片。
4.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，步骤(2)中整体结构在管式炉中推离主温区1.5-3cm。
5.根据权利要求4所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，当制备30μm厚度的铜箔时，整体结构推离主温区1.5cm。
6.根据权利要求4所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，当制备50μm厚度的铜箔时，整体结构推离主温区3cm。
7.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔
8.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，步骤(5)中表面融化温度为1030-1050℃。
9.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，步骤(5)中降温速率为3-5℃/min。
10.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，步骤(5)中退火温度为1000-1030℃，保温时间为2-6h。
...【技术特征摘要】
1.一种廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，步骤(1)对多晶铜箔进行预处理具体操作为：首先用丙酮、酒精先后进行超声清洗，随后利用自动磨抛机，倒入配套抛光液均匀分布在磨盘上，转速100rpm，顺时针，打磨5-15s，利用去离子水进行冲洗，以去除所有残留物质；最后用氮气将铜箔吹干，确保其表面洁净无水分。
3.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，步骤(2)中耐高温衬底为石英片或氧化铝陶瓷片。
4.根据权利要求1所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，步骤(2)中整体结构在管式炉中推离主温区1.5-3cm。
5.根据权利要求4所述的廉价、简易制备单晶铜箔的方法，其特征在于，当制备30μm...
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