利用PECVD制备石墨烯的装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113802107A(43)申请公布日2021.12.17(21)申请号202010546760.8(22)申请日2020.06.16(71)申请人北京石墨烯研究院地址100095北京市海淀区苏家坨镇翠湖南路13号院中关村翠湖科技园2号楼申请人北京大学(72)发明人彭海琳杨皓王可心王雄彪曹风武钦慈刘忠范(74)专利代理机构北京律智知识产权代理有限公司11438代理人赵新龙阚梓瑄(51)Int.Cl.C23C16/26(2006.01)C23C16/509(2006.01)C01B32/186(2017.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称利用PECVD制备石墨烯的装置和方法(57)摘要本发明提供一种利用PECVD制备石墨烯的装置及方法，装置包括沉积炉、等离子体源、第一极板和第二极板，第一极板设置于沉积炉内，第一极板连接于等离子体源的发射端；第二极板设置于沉积炉内，第二极板与第一极板相对设置，且在沉积炉的第一区域具有重叠部分，第二极板连接于等离子体源的接地端。相比现有技术中的电感耦合的方式，由于第一极板和第二极板之间以电容耦合方式激发等离子体，使等离子的分布更均匀，生长在基底上的石墨烯更加均匀，提高了石墨烯薄膜的质量。通过相对设置的极板产生等离子体的方式，使两个极板间产生的辉光区域的面积相比现有技术线圈产生的辉光区域的面积更大，进而本实施例的装置能够生长出大尺寸的石墨烯。CN113802107ACN113802107A权利要求书1/1页1.一种利用PECVD制备石墨烯的装置，其特征在于，包括：沉积炉；等离子体源；第一极板，设置于所述沉积炉内，所述第一极板连接于所述等离子体源的发射端；以及第二极板，设置于所述沉积炉内，所述第二极板与所述第一极板相对设置，且在所述沉积炉的第一区域具有重叠部分，所述第二极板连接于所述等离子体源的接地端。2.根据权利要求1所述的利用PECVD制备石墨烯的装置，其特征在于，所述装置还包括两个载具，两个所述载具分别设置于所述沉积炉的两个第二区域；所述第一极板的两端分别搭接于两个所述载具上，所述第二极板的两端分别搭接于两个所述载具上，所述第一极板和所述第二极板平行设置。3.根据权利要求2所述的利用PECVD制备石墨烯的装置，其特征在于，每个所述载具包括：套筒；多个第一支撑部，设置于所述套筒内，且沿垂直于所述第一极板的方向间隔设置；以及多个第二支撑部，设置于所述套筒内，且沿垂直于所述第一极板的方向间隔设置；所述第一极板的两侧分别搭接于所述多个第一支撑部的其中一个和所述多个第二支撑部的其中一个，所述第二极板的两侧分别搭接于所述多个第一支撑部的另一个和所述多个第二支撑部的另一个。4.根据权利要求3所述的利用PECVD制备石墨烯的装置，其特征在于，所述第一支撑部和所述第二支撑部均呈凸条状。5.根据权利要求3所述的利用PECVD制备石墨烯的装置，其特征在于，所述套筒呈中空柱状，且具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁；所述多个第一支撑部突出于所述第一侧壁的内表面，所述多个第二支撑部突出于所述第二侧壁的内表面。6.根据权利要求3所述的利用PECVD制备石墨烯的装置，其特征在于，多个所述第一支撑部和多个所述第二支撑部的数量相同，且一一对应设置。7.根据权利要求1所述的利用PECVD制备石墨烯的装置，其特征在于，所述第一极板和所述第二极板水平设置；或，所述第一极板和所述第二极板竖直设置；或，所述第一极板和所述第二极板的厚度均大于等于2mm。8.一种利用PECVD制备石墨烯的方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一生长基底；通入碳源，并采用如权利要求1至7任一项所述的利用PECVD制备石墨烯的装置在所述生长基底上生长石墨烯层，其中所述生长基底设于所述装置的第一极板和第二极板之间。9.根据权利要求8所述的利用PECVD制备石墨烯的方法，其特征在于，所述装置的等离子体源采用射频电源，所述射频电源的功率为100W～600W。10.根据权利要求8所述的利用PECVD制备石墨烯的方法，其特征在于，所述生长基底包括支撑板和金属箔，所述金属箔包覆于所述支撑板的外部。2CN113802107A说明书1/6页利用PECVD制备石墨烯的装置和方法技术领域[0001]本发明总体来说涉及石墨烯制备技术领域，具体而言，涉及一种利用PECVD制备石墨烯的装置和方法。背景技术[0002]石墨烯被认为是21世纪的明星材料，具有独特的蜂窝状结构的二维原子晶体，表现出优异的力学、热学、光学、电学等性能，同时具有常温下超高的电子迁移率、较低的电阻率，是目前世界上电阻率最低的材料，在材料、能源等诸多领域具有重要的应用前景。[0003]等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是采用射