一种制备双层单晶石墨烯的方法.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CN113089094A(43)申请公布日2021.07.09(21)申请号202110215730.3(22)申请日2021.02.26(71)申请人华南师范大学地址510006广东省广州市番禺区外环西路378号华南师范大学物理与电信工程学院(72)发明人徐小志梁智华曾凡凯王然唐志列(74)专利代理机构广州骏思知识产权代理有限公司44425代理人吴静芝(51)Int.Cl.C30B29/02(2006.01)C30B25/02(2006.01)C30B25/08(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种制备双层单晶石墨烯的方法(57)摘要本发明涉及一种制备双层单晶石墨烯的方法，该方法包括如下步骤：1)将含碳类化合物和铜箔放置于刚玉盒中，再将所述刚玉盒放置于气相沉积炉中；2)往所述气相沉积炉内通入氩气和氢气，将所述气相沉积炉加热至高温1030‑1045℃；3)保持所述气相沉积炉的温度，增大氢气的通入量，将所述铜箔退火；4)往所述气相沉积炉内通入甲烷，减小氢气的通入量，开始双层单晶石墨烯在所述铜箔上的生长过程；5)双层单晶石墨烯生长完毕后，停止通入甲烷，使所述气相沉积炉在氢气和氩气的氛围下自然冷却到室温。本发明的方法通过简单方便的方式优化双层石墨烯的生长，生长出质量高的双层单晶石墨烯，该方法具有步骤简单、制备条件易于控制的优点。CN113089094ACN113089094A权利要求书1/1页1.一种制备双层单晶石墨烯的方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将含碳类化合物和铜箔放置于刚玉盒中，再将所述刚玉盒放置于气相沉积炉中；2)往所述气相沉积炉内通入氩气和氢气，将所述气相沉积炉加热至高温1030‑1045℃；3)保持所述气相沉积炉的温度在高温1030‑1045℃，增大氢气的通入量，将所述铜箔退火；4)往所述气相沉积炉内通入甲烷，减小氢气的通入量，开始双层单晶石墨烯在所述铜箔上的生长过程；5)双层单晶石墨烯生长完毕后，停止通入甲烷，关闭所述气相沉积炉的电源，使所述气相沉积炉在氢气和氩气的氛围下自然冷却到室温。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，在所述刚玉盒内的前端放置装有所述含碳类化合物的坩埚。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述刚玉盒放置于石英板上然后一起放入所述气相沉积炉内。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，将所述气相沉积炉在1小时内升温到1030‑1045℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，氢气的通入量为10sccm。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤3)中，氢气的通入量增大至80sccm，退火时间为40分钟。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤4)中，甲烷的通入量为1.5sccm，氢气的通入量减小至10sccm。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤4)中，所述生长过程的持续时间为60‑240分钟。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含碳类化合物为石墨烯或聚甲基丙烯酸甲酯。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)至5)中，保持氩气的通入量为500sccm。2CN113089094A说明书1/5页一种制备双层单晶石墨烯的方法技术领域[0001]本发明涉及材料制备技术领域，特别是涉及一种制备双层单晶石墨烯的方法。背景技术[0002]石墨烯是碳原子按照六角排列而成的二维晶格结构，其厚度约0.335nm，不仅薄，还非常牢固坚硬。作为单质，石墨烯在室温下传递电子的速度比很多导体和半导体都快；而且石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g，是一种很有潜力的能量储存活性材料。因为石墨烯材料具有独特的物理特性，且应用前景较广，故在近年受到广泛关注和研究。[0003]双层石墨烯是由两层碳原子层组成，由于原子层间的耦合作用，能带结构将出现带隙，使石墨烯在光电子领域有着广泛的应用前景。具有不同堆叠方向的双层石墨烯，由于其独特的电子、光学和机械性能而具有相当大的应用潜力。例如，AB堆叠的双层石墨烯(60°叠层取向角)由于具有可调节的带结构和高迁移率，已经被应用于隧道场效应晶体管、高开关比数字晶体管、可调节激光二极管和红外激光探测器等器件的制备中。[0004]目前，通过化学气相沉积法制备石墨烯时，在克服催化剂铜的自限作用后，在单层石墨烯的基础上生长双层石墨烯并不难，但是由于高温下，气相沉积炉的石英管容易产生黑色石英颗粒掉落在铜箔和石墨烯表面，颗粒杂质容易形成成核位点，使单双层石墨烯畴的生长取向不一致，导致无法生长出质量高的双层单晶石墨烯。发明内容[0005]基于此，本发明的目的在于提供一种制备双层单晶石墨烯的方法，通过