一种控制石墨烯晶核生长的载具.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CN105523548A(43)申请公布日2016.04.27(21)申请号201610057022.0(22)申请日2016.01.28(71)申请人中国科学院重庆绿色智能技术研究院地址400714重庆市北碚区方正大道266号(72)发明人高翾李占成姜浩史浩飞(51)Int.Cl.C01B31/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种控制石墨烯晶核生长的载具(57)摘要本发明公开一种控制石墨烯晶核生长的载具。载具包括上盖、盒子和用于生长石墨烯的平直的金属基底，上盖上开有小孔，上盖和盒子均由石墨、石英、氮化硅或碳化硅等熔点大于1000摄氏度的耐高温材料制成；金属基底放置于盒子的底座上后金属基底与盖在盒子上的上盖下表面距离小于等于2mm。该载具的使用方法包括金属基底预处理、金属基底退火、石墨烯成核、冷却和氧化过程。本发明在成核阶段载具的开孔大小对反应气体的起到限流作用，可以控制石墨烯在铜箔上的成核区域和成核密度；通过开孔大小和各种生长参数控制减小石墨烯的成核密度从而实现大单晶石墨烯的制备；通过CVD管式炉控制气体比例和压强使石墨烯单晶或多晶面积长大。CN105523548ACN105523548A权利要求书1/1页1.一种控制石墨烯晶核生长的载具，其特征在于，是一种耐高温的载具，包括上盖、盒子和用于生长石墨烯的平直的金属基底，上盖上开有小孔，上盖和盒子均由石墨、石英、氮化硅或碳化硅等熔点大于1000摄氏度的耐高温材料制成；上盖下表面为平直的，盒子包括底座和四周的围壁，盒子上端开口，底座为平的底壁；金属基底大小小于底座的大小，用于生长石墨烯的平直的金属基底放置于盒子的底座上后金属基底与盖在盒子上的上盖下表面距离小于等于2mm；盒子四周的围壁等高，上盖和盒子四周的围壁的上边缘贴合；可将包含金属基底的载具一起放入CVD管式炉的石英管内进行石墨烯生长。2.根据权利要求1所述的一种控制石墨烯晶核生长的载具，其特征在于，所述小孔直径为0.5～2mm。3.根据权利要求1所述的一种控制石墨烯晶核生长的载具，其特征在于，所述小孔数目可以是单孔、或者多孔、或者多孔阵列。4.根据权利要求1所述的一种控制石墨烯晶核生长的载具，其特征在于，所述金属基底可以为铜箔、Ru、Ni、Ir或Pt中的一种或者两种的合金。5.根据权利要求1所述的一种控制石墨烯晶核生长的载具，其特征在于，所述盖子在四周有围壁，下端开口，盖子的围壁在盒子的围壁的内侧或外侧与其相贴合，盖子的围壁的高度可以大于、等于或小于盒子围壁的高度。6.根据权利要求5所述的一种控制石墨烯晶核生长的载具，其特征在于，所述盖子和盒子的底座为圆形，盖子在围壁开口端的外侧或内侧上有螺纹卡合的螺纹，相应的盒子的围壁开口端的内侧或外侧有相贴合的螺纹卡合的螺纹。7.根据权利要求1所述的一种控制石墨烯晶核生长的载具，其特征在于，所述上盖和底座的形状可以为方形、圆形、椭圆形、梯形等形状。2CN105523548A说明书1/5页一种控制石墨烯晶核生长的载具技术领域[0001]本发明涉及一种控制石墨烯晶核生长的载具领域。背景技术[0002]石墨烯是碳原子基于sp2杂化组成的六角蜂巢状结构，仅一个原子层厚的二维晶体。2004年，AndreGeim和KonstantinNovoselov等人发现稳定存在的单层石墨烯，也因其在石墨烯方面的开创性工作而获得2010年诺贝尔物理学奖。近年来，石墨烯在微电子、量子物理、材料、化学等领域都表现出许多令人振奋的性能和潜在的应用前景，吸引了科学界和工业界的广泛关注。石墨烯具有优异的力、热、光、电等性质。石墨烯常温下的电子迁移率超过15000cm2/V·s，超过碳纳米管和硅晶体，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银的更低，是目前世上电阻率最小的材料。而其高达97.7％的全波段透光率是其他导电材料难以匹敌的。[0003]目前工业上普遍采用化学气相沉积(CVD)法作为制备大面积石墨烯的方法。但是对于石墨烯质量，例如组成石墨烯薄膜的晶核大小、晶核密度、石墨烯薄膜的层数等都难以控制，从而导致石墨烯薄膜整体的电学性能远远低于理论值。本发明公开了一种控制石墨烯生长的载具及石墨烯生长方法，在石墨烯成核阶段控制成核密度，从而实现大晶筹高质量石墨烯的制备。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种控制石墨烯晶核生长的载具。解决了现有方法在生长过程中晶筹不可控造成的石墨烯薄膜晶核过小，密度过大造成缺陷的问题，从而制备出高质量大晶筹的石墨烯薄膜。[0005]本发明涉及的一种控制石墨烯晶核生长的载具，是一种耐高温的载具，包括上盖、盒子和用于生长石墨烯的平直的金属基底，上盖上开有小孔，上盖和盒子均由石墨、石英、