一种低成本制备大尺寸单晶石墨烯的方法

摘要

一种低成本制备大尺寸单晶石墨烯的方法，涉及单晶石墨烯的制备方法。本发明是要解决CVD方法制备大尺寸单晶石墨烯材料中常用单晶基底表面处理工序复杂，难以重复利用以及价格昂贵的技术问题。本发明的方法为：一、在单晶云母基底上蒸镀单晶金属薄膜；二、将步骤一获得的单晶金属薄膜放入化学气相沉积设备中，抽真空通入H2、Ar，升温进行热处理；三、继续通入CH4气体，进行沉积；四、关闭加热电源，停止通入CH4气体，以Ar和H2为保护气体，快速冷却到室温，在单晶金属基底表面均匀生长出高质量单晶石墨烯，即完成。本发明制备的单晶石墨烯尺寸大，质量高，缺陷少。本发明应用于单晶石墨烯材料制造领域。

主权项

一种低成本制备大尺寸单晶石墨烯的方法，其特征在于低成本制备大尺寸单晶石墨烯的方法是按以下步骤进行：一、采用电子束蒸镀法，以金属为蒸发源，在高真空环境为1×10‑3～1×10‑4Pa下，在单晶云母基底上蒸镀单晶金属薄膜；其中，蒸镀速率为0.02～0.20nm/s，基底温度为450～650℃，蒸镀单晶金属薄膜厚度为500～1000nm；二、将步骤一获得的单晶金属薄膜放入化学气相沉积设备中，抽真空至3Pa，通入H2、Ar，H2流量为50sccm，Ar流量为100sccm，工作压强为1×105Pa，然后升温至热处理温度为850～1000℃，热处理时间为30～120min；三、热处理结束后，升温至1000℃，继续通入CH4气体，CH4流量为0.5～10sccm，调节H2流量为10～50sccm，Ar流量为800～1000sccm，工作压强为1×105Pa，沉积时间为5～30min；四、沉积结束后，关闭加热电源，停止通入CH4气体，以Ar和H2为保护气体，快速冷却到室温，冷却的速率为10℃/s，在单晶金属基底表面均匀生长出高质量单晶石墨烯，即完成低成本制备大尺寸单晶石墨烯。