CN105246588B - 石墨烯合成装置及利用该装置的石墨烯合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种石墨烯合成装置，包括：腔室，定义用于安置多个基板的内部空间，其中，所述多个基板被布置为其各个面相互面对；气体供应部，将含碳气体供应到所述内部空间；主加热部，向所述内部空间照射辐射热；第一辅助加热部，对应于所述主加热部而被布置为面向所述基板的一个表面，且将所述辐射热转化为对流热并将转化的对流热释放到所述内部空间；多个第二辅助加热部，被布置为在所述多个基板之间的各个间隔中且面向所述基板的至少一个表面，并在吸收所述辐射热和所述对流热而被加热之后将热量释放到所述内部空间。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及一种用于合成石墨烯的石墨烯合成装置及利用该装置的石墨烯合成方法。
本发明是从作为知识经济部的工业基础技术开发事业的一个环节而执行的研究中得出的。
[课题固有编号：10033309；研究课题名称：用于柔性纳米薄膜的大面积转移及连续生产系统技术开发课题；主管机关：韩国机械研究院]
背景技术
石墨烯(Graphene)是一种碳以六边形的形态相互连接而构成蜂窝状的二维平面结构的物质，其具有厚度非常薄且透明，且导电性非常优良的特性。利用石墨烯的这种特性，试图将石墨烯应用于触摸板、透明显示器或柔性(flexible)显示器等的努力正在广泛展开。随着对这样的石墨烯的关注不断增加，需要用于大量生产高品质石墨烯的方法。
石墨烯是通过投入包含碳的气体并利用化学气相沉积法(chemical vapordeposition-CVD)而合成于催化剂金属的表面。为了合成石墨烯，需要一种可维持高温环境的石墨烯合成装置。然而，在大量合成高品质石墨烯时不易维持这样的环境，对大批量石墨烯合成装置的开发尚未开展。
发明内容
技术问题
本发明的实施例的目的在于提供一种用于大量合成高品质石墨烯的石墨烯合成装置及利用该装置的石墨烯合成方法。
技术方案
根据用于解决上述技术问题的本发明的一个实施例，提供一种石墨烯合成装置，包括：腔室，定义用于安置多个基板的内部空间，其中，所述多个基板被布置为其各个面相互面对；气体供应部，将含碳气体供应到所述内部空间；主加热部，向所述内部空间照射辐射热；第一辅助加热部，对应于所述主加热部而被布置为面向所述基板的一个表面，且将所述辐射热转化为对流热并将转化的对流热释放到所述内部空间；多个第二辅助加热部，被布置为在所述多个基板之间的各个间隔中且面向所述基板的至少一个表面，并在吸收所述辐射热和所述对流热而被加热之后将热量释放到所述内部空间。
有益效果
根据本发明的实施例，通过在多个基板之间的各个间隔配置辅助加热部，从而可将热量均匀地传递给各个基板。而且，由于在多个基板中的每一个上合成石墨烯，因此可大量生产石墨烯。
根据本发明的另一实施例，布置于多个基板之间的各个间隔的辅助加热部具有孔，从而可以使热流动和气体的流动变得顺畅，因此具有能够合成高品质石墨烯的特征。
附图说明
图1为概略地示出本说明书中述及的石墨烯的立体图。
图2和图3为概略地示出根据本发明的一实施例的石墨烯合成装置100的立体图。
图4为概略地示出图2和图3所示的石墨烯合成装置100中包含的腔室101的图。
图5为概略地示出图2所示石墨烯合成装置100的正面图。
图6是将图5中的V部分详细示出的图。
图7涉及根据本发明的另一实施例的石墨烯合成装置，其单独详细示出了图4所示的石墨烯合成装置的正面图中的V部分。
图8和图9涉及根据本发明的又一实施例的石墨烯合成装置，其单独详细示出了图4所示石墨烯合成装置的正面图中的V部分。
具体实施方式
最优实施形态
根据用于解决上述技术问题的本发明的一个实施例，提供一种石墨烯合成装置，包括：腔室，定义用于安置多个基板的内部空间，其中，所述多个基板被布置为其各个面相互面对；气体供应部，将含碳气体供应到所述内部空间；主加热部，向所述内部空间照射辐射热；第一辅助加热部，对应于所述主加热部而被布置为面向所述基板的一个表面，且将所述辐射热转化为对流热并将转化的对流热释放到所述内部空间；多个第二辅助加热部，被布置为在所述多个基板之间的各个间隔中且面向所述基板的至少一个表面，并在吸收所述辐射热和所述对流热而被加热之后将热量释放到所述内部空间。
所述多个第二辅助加热部中的至少一个第二辅助加热部形成有至少一个贯穿孔。
所述石墨烯合成装置的特征在于，所述第二辅助加热部包含多个孔，所述孔以如下方式布置：当把所述第二辅助加热部的一个表面划分成四个四分之一面时，各个所述四分之一面相互相互对称。
所述多个第二辅助加热部中的至少一个具有网格(mesh)形状。
所述第二辅助加热部由涂覆了石墨或氧化膜的物质构成。
所述多个第二辅助加热部的数量少于所述多个基板的数量。
所述多个基板和所述第二辅助加热部所包含的至少一个表面沿重力方向布置。
所述石墨烯合成装置还包括：排出部，用于将所述内部空间的所述气体排出到外部，其中，所述气体供应部和所述排出部以与所述多个基板的排列方向交叉或垂直的方向被布置。
根据用于解决上述技术问题的本发明的另一实施例，提供一种石墨烯合成方法，其特征在于，包括如下步骤：将多个基板安置于腔室的内部空间；对所述内部空间进行减压；将氛围气体注入到所述内部空间；将含碳气体供应到所述内部空间；照射用于加热所述基板的辐射热，其中，在安置所述基板的步骤中，在所述多个基板之间的各个间隔，将多个辅助加热部布置为面向所述基板的至少一个表面。
具体实施形态
本发明可进行多样的变形，并可具有多种实施例，欲将特定实施例示于图中并在说明书中详细说明。然而，这并非旨在将本发明限定于特定的实施形态，应当理解为包括属于本发明的思想和技术范围内的所有变形、等同物以及替代物。在说明本发明的过程中，如果认为对有关公知技术的具体说明有可能对本发明的主旨造成混淆，则省略其详细说明。
本说明书中使用的第一、第二等术语可用于说明多样的构成要素，然而构成要素并不被术语所限制。这种术语只是出于将一个构成要素与其他构成要素加以区分的目的而使用。
本说明书中当提到层、膜、区域、板等部分位于另一部分“之上”或“上面”时，其不仅包括直接位于另一部分的“之上”的情形，而且还包括其之间存在中间部分的情形。
以下，参考附图详细说明根据本发明的实施例，在参考附图进行说明的过程中，对实质上相同或对应的构成要素赋予相同的附图标记，并省略与之相关的重复说明。在附图中，为了明确表示多种层和区域而将厚度放大而示出。另外在附图中，为了便于说明，将一部分层和区域的厚度夸张而示出。
图1为概略地示出本说明书所述的石墨烯的立体图。
本说明书中使用的术语“石墨烯(graphene)”表示多个碳原子以共价键相互连接使得形成多环芳香族分子的石墨烯形成为膜形态的物质，以共价键连接的碳原子形成作为基本重复单元的六元环，然而还可以包括五元环和/或七元环。因此，石墨烯膜呈现出相互之间共价键结合(通常为sp2键合)的碳原子(C)的单层。石墨烯膜可具有多样的结构，这样的结构可根据可包含于石墨烯内的五元环和/或七元环的含量而不同。
如图所示，石墨烯膜可由单层石墨烯构成，然而也可以使其层叠多个而形成多重层，通常，所述石墨烯的侧面末端部可通过氢原子(H)实现饱和。
图2和图3为概略地示出根据本发明的一个实施例的石墨烯合成装置100的立体图，图4为概略地示出图2和图3所示的石墨烯合成装置100所包含的腔室的图。图5为概略地示出图2的石墨烯合成装置100的正面图，图6为详细地图示出图5的V部分的图。
图2示出安置于石墨烯合成装置100的基板1、2、3为面板(panel)型的情形，图3示出安置于石墨烯合成装置100的基板1a、2a、3a为卷轴(roll)型的情形。
这里，面板型是指基板具有非连续性的面板形态。这里，卷轴型是指基板具有沿一个方向连续的卷轴膜形态。面板型具有易于取置的优点，卷轴型具有适合于批量生产大量石墨烯的系统的特点。
本说明书中述及的基板可以是用于生长石墨烯的催化剂薄膜，且为了便于说明，以具有面板形态为示例而进行说明。
基板1、2、3可包括铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、铬(Cr)、镁(Mg)、锰(Mn)、钼(Mo)、铑(Rh)、硅(Si)、钽(Ta)、钛(Ti)、钨(W)、铀(U)、钒(V)、钯(Pd)、钇(Y)、锆(Zr)、锗(Ge)、黄铜(brass)、青铜(bronze)、白铜(white brass)以及不锈钢(stainless steel)中的至少一种金属或合金，然而并不局限于此。
基板1、2、3可以是在基底层(未图示)上形成有催化剂金属膜(未示出)的多层结构。在此情况下，基底层可采用硅(Si)、玻璃、氮化镓(GaN)、二氧化硅等无机物或者镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)等金属。可利用溅射装置、电子束蒸发装置等在基底层上形成催化剂金属膜。
图中示出为了大量合成石墨烯而在石墨烯合成装置100的内部布置多个基板1、2、3的情形。虽然图中示出3个基板1、2、3，然而本发明并不局限于此而也可以将4个以上的基板安置于石墨烯合成装置的内部。为了便于说明，沿着X轴方向将各个基板称为第一基板1、第二基板2、第三基板3。
参考图2和图3，石墨烯合成装置100包括：腔室101、主加热部130、第一辅助加热部110、第二辅助加热部120。而且，还可以包括气体供应部140、排出部150、减压部(未图示)以及门部(未图示)。
图4为概略地示出图2和图3所示的石墨烯合成装置100中包含的腔室101的图。图2和图3中示例性示出了腔室101为六面体的情形。于是，以下将会把说明所需的六面体的各个表面如图4所示地称作A1面至A6面。然而，腔室101的形态并不局限于所示出的六面体，例如还可以将腔室101构成为六面体以外的其他多面体、多棱柱、多棱锥或球形。
腔室101定义出用于安置多个基板1、2、3的内部空间I。例如，腔室101既可以构成为一体型，也可以具有多个模块组装的形态。内部空间I中可具有用于固定多个基板1、2、3的支撑件(未图示)。
主加热部130向内部空间I照射辐射热，以加热多个基板1、2、3。辐射热可以是包括近红外线波长带的光，且并不局限于此而也可以是中红外线和可见光波长带的光。近红外线波长带的光可加热基板，中红外线或可见光波长带的光可加热被供应到腔室101内部的含碳气体。
主加热部130可布置于与基板1、2、3的表面相望的腔室101的面，以使基板1、2、3被施加辐射热的面积最大化。例如，如图2和图3所示，在将基板1、2、3以沿着重力方向竖起的状态布置于内部空间I的情况下，主加热部130可布置于腔室101的A5面和/或A6面。
如图2和图3所示，主加热部130可包括第一主加热部131和第二主加热部132。例如，第一主加热部131可布置于腔室101的A6面，并第二主加热部132可布置于腔室的A5面。然而，本发明并不局限于此而可以只布置一个主加热部，或者也可以将3个以上的主加热部分别布置于腔室101的互不相同的3个以上的面。
主加热部130可包括卤素灯，且可配备相隔预定间距而布置的多个卤素灯。卤素灯发射近红外线、中红外线和/或可见光区域的光。主加热部130还可以包括未图示的窗口，窗口可布置为包围卤素灯的外周，或者可将窗口布置于沿着一个方向平行地布置的卤素灯的一侧。窗口可以是透明的材料，例如可包括石英。窗口可以保护卤素灯并增大光效率。
然而，如前所述，由于基板1、2、3由反射率高的金属构成，因此可反射主加热部130所供应的大部分辐射热。在此情况下，基板1、2、3不易被加热，因此为了达到合成石墨烯所需的温度条件而可能会消耗大量时间。并且，当在内部空间I中布置多个基板1、2、3时，布置于内侧的基板(例如第二基板2)比布置于外侧的基板(例如第一基板1和第三基板3)获取更少量的辐射热，因此发生没有被充分加热的问题。因此，为了更加迅速地将多个基板1、2、3均匀加热，石墨烯合成装置100具有第一辅助加热部110和第二辅助加热部120。
第一辅助加热部110将主加热部130的辐射热转化为对流热并将经转换的对流热释放到内部空间I，从而对基板和气体进行加热。第一辅助加热部110可在由主加热部130释放的辐射热的作用下温度上升。第一辅助加热部110只要采用可在辐射热的作用下温度上升的材料即可，其种类并不受限。例如，第一辅助加热部110可包括涂覆了石墨(graphite)或氧化膜的物质。这里，所述物质例如可以是金属，这是因为通过将氧化膜涂覆于金属，可降低反射率并提高辐射热的吸收率。然而，所述物质并不局限于金属。
第一辅助加热部110以如下方式布置：对应于主加热部130而与基板1、2、3的一个表面或另一表面中的某一表面对向。即，第一辅助加热部110被布置成与设置有主加热部130的腔室101壁面(例如A5面和/或A6面)平行，且可以布置成与基板1、2、3的一个表面或另一表面中的某一表面平行。
第一辅助加热部110可包括第1-1辅助加热部111和第1-2辅助加热部112，所述第1-1辅助加热部111和第1-2辅助加热部112通过将基板1、2、3置于其间隔而布置于所述基板两侧。然而这只是示例性的，第一辅助加热部110也可以只包括第1-1辅助加热部111和第1-2辅助加热部112中的一个。
第1-1辅助加热部111与第1-2辅助加热部112被布置成保持相互隔开的状态而面对。例如，可将第1-1辅助加热部111布置成面对第一基板1的一个表面，并将第1-2辅助加热部112布置成面对第三基板3的另一表面。
如此，第一辅助加热部110可通过释放对流热来使基板和气体均得到加热，从而可在短时间内使内部空间I转变为最适合于石墨烯的合成的高温。而且，通过配备第1-1辅助加热部111和第1-2辅助加热部112，可以起到贮存内部空间I中产生的热量的作用，从而可以维持高温。
虽然，在具有一个或两个基板的情况下，只利用主加热部130和第一辅助加热部110也能够在较短的时间内将基板加热至合成石墨烯所需的温度。然而，为了大量生产石墨烯，需要在石墨烯合成装置100中投入多个乃至数百个基板。当把数量如此多的基板布置于内部空间I时，布置于内侧的基板(例如第二基板2)可能受到布置于外侧的基板(例如第一基板1和第三基板3)的影响而被阻碍热流动或者被切断热量，从而发生没有被充分加热的问题。
第二辅助加热部120被布置于多个基板1、2、3之间的各个间隔，从而起到使布置于内侧的基板(例如第二基板2)也被均匀加热的作用。第二辅助加热部120可在由主加热部130释放的辐射热以及由第一辅助加热部110释放的对流热的影响下温度上升，并可由涂覆了石墨或氧化膜的物质构成。
为了使基板的尽可能多的面积被施加热量且兼顾空间效率，将第二辅助加热部120布置成与基板1、2、3的一个表面和另一表面中的至少一面对向。
优选地，第二辅助加热部120的一个表面的面积约为主加热部130的面积的60％以上。实验结果，如果第二辅助加热部120的一个表面的面积小于主加热部130的面积的60％，则第二辅助加热部120无法全面地得到均匀加热。具体而言，第二辅助加热部120在整体上呈现出不均匀的温度分布，例如，在第二辅助加热部120的一个表面中边缘的温度低于中央部等。在此情况下，内部空间的热流动和气体流动不顺畅，从而在合成石墨烯时发生不良的概率增加，并可能使合成石墨烯所需的工艺用时增加。根据基板的数量而确定第二辅助加热部120的数量，例如，第二辅助加热部120的数量可以是(基板数量-1)个。例如，在将3个基板安置于内部空间的情况下，第二辅助加热部120可包括布置于第一基板1与第二基板2之间的第2-1辅助加热部121、布置于第二基板2与第三基板3之间的第2-2辅助加热部122。
如此，第2-1辅助加热部121和第2-2辅助加热部122被布置于基板1、2、3之间而释放热量，从而使布置于内侧的基板(例如第二基板2)也能够被充分加热。结果，可在短时间内使内部空间转变为适合于石墨烯的合成的高温。
气体供应部140包括多个喷嘴，用于将含碳的气体供应到内部空间I。含碳的气体是用于形成石墨烯的反应气体，例如可采用从如下包含碳原子的组中选择的一种以上的气体：甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、乙烷(C2H6)、乙烯(CH2)、乙醇(C2H5)、乙炔(C2H2)、丙烷(CH3CH2CH3)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)、戊烷(CH3(CH2)3CH3)、戊烯(C5H10)、环戊二烯(C5H6)、己烷(C6H14)、环己烷(C6H12)、苯(C6H6)、甲苯(C7H8)等。如此，包含碳的气体在高温下分解成碳原子和氢原子。分离的碳原子沉积于被加热的基板，并随着基板冷却而合成出图1所示的石墨烯。
另外，气体供应部140不仅可将含碳的气体供应到内部空间I，而且还可以将氛围气体供应到内部空间I。氛围气体可包括氦、氩之类的惰性气体、以及用于将基板的表面维持在洁净状态的氢之类的非反应气体。
本实施例中对一个气体供应部140将含碳的气体和氛围气体均予供应的情形进行了说明，然而本发明并不局限于此。例如，可分别配备用于供应含碳气体的气体供应部和用于供应氛围气体的气体供应部，从而将含碳气体和氛围气体分别供应到内部空间I。
图中示出气体供应部140布置于A3面，然而并不局限于此，气体供应部140也可以布置于其他面。而且，当存在多个气体供应部140时，可将其分别布置于互不相同的多个面。
排出部150用于将在内部空间I中利用于石墨烯的合成之后剩余的残留气体排出到外部。排出部150可布置于与气体供应部140相面对的面(例如A4面)，以实现排出效果的最大化。然而这只是示例性的，排出部150的布置结构和数量并不局限于图示的情形而可以多样地体现。
虽然没有示出，然而石墨烯合成装置100还可以具有用于对腔室101的内部空间I进行减压的减压部(未示出)。减压部可以有多个，在此情况下可将多个减压部布置成相互面对。通过减压部而将内部空间I的气体抽离到外部，从而可以使腔室101的内部空间I减压至几个torr～10-3torr左右。
并且，虽然没有示出，石墨烯合成装置100却还可以具有用于将基板投入和搬出的门部(未图示)。门部可以有多个，且门部的具体形态、布置结构以及数量可根据基板是面板型还是卷轴型会改变。
图6是将图5所示石墨烯合成装置100的正面图中的V部分单独详细示出的图，图7至图9涉及根据本发明的另一实施例的石墨烯合成装置100，其单独详细示出图5所示石墨烯合成装置100的正面图中的V部分。
投入到腔室101的基板的数量越多，各个基板1、2、3与第二辅助加热部120的间距越窄。在此情况下，基板1、2、3和第二辅助加热部120阻碍热流动以及气体的流动，从而发生基板得不到均匀加热或者气体无法均匀地到达基板的问题。因此，基板表面的局部未能合成石墨烯，或者石墨烯的品质降低。
然而，根据图7所示的本发明的另一实施例，可通过在第二辅助加热部120a中形成孔H来解决上述问题。当第二辅助加热部120a包括第2-1辅助加热部121a和第2-2辅助加热部122a而构成为多个时，可在每一个辅助加热部中形成贯穿其的孔H，从而可以使热流动和气体流动顺畅。孔H的形态可以是圆形或多边形，且并不局限于此而可以多样地体现。孔H的大小和孔H的数量等并不局限于图7所示的情形而可以多样地体现。
关于孔H的布置，如图8所示，优选以如下方式布置孔H：孔H所形成的四个四分之一面以经过第二辅助加热部120b的中心点的竖直轴Q1和水平轴Q2为基准而相互对称。只有这样才能够使内部空间的热流动和气体流动变得顺畅，从而合成出高品质的石墨烯。如上所述，孔H的形态、大小和数量等并不局限于图8所示的情形而可以多样地实现。可将具有上述布置形态的孔H形成于图8的第二辅助加热部120b所包含的第2-1辅助加热部121b和第2-2辅助加热部122b等各个辅助加热部中的至少一个上。
另外，根据本发明的又一实施例，为了使内部空间的热流动和气体流动更加顺畅，可将在第二辅助加热部120c中形成的贯穿孔的数量和面积最大化。为此，可将第二辅助加热部120c本身制作成网格(mesh)形态。图9的第二辅助加热部120c所包含的第2-1辅助加热部121c和第2-2辅助加热部122c等各个辅助加热部中的至少一个可制作成网格形态。
另外，虽然没有图示，本发明的又一种石墨烯合成装置却还可以包括附加主加热部和附加辅助加热部。
这样的附加辅助加热部布置成与多个基板的各个表面交叉(例如垂直)，附加主加热部则对应于附加辅助加热部而布置。例如，附加主加热部可布置于图4的A1面、A2面、A3面、A4面中的至少一个面上，附加辅助加热部可布置为与形成有附加主加热部的腔室的各个面平行。
这样布置的附加主加热部和附加辅助加热部可朝与多个基板的面向量垂直的方向供应辐射热和对流热。因此，基板之间的各个间隔也可被有效地施加辐射热和对流热，从而具有可更加迅速地提升基板以及内部空间的温度的优点。
以下，对具有如上所述的结构的石墨烯合成装置100中合成石墨烯的过程进行说明。
首先，在内部空间I中安置多个基板1、2、3之后，利用真空泵(未图示)将包含于内部空间I的气体经由减压部(未图示)抽离到外部。内部空间I可具有低于大气压的压力状态，例如可具有数百torr～10-6torr左右的压力。
另外，当安置多个基板1、2、3时，在多个基板1、2、3之间布置第二辅助加热部120。第二辅助加热部120布置成面向基板的一个表面和另一表面之一。并且，排列多个基板1、2、3和第二辅助加热部120的方向(X方向)可以是与重力方向(-Y方向)交叉(例如垂直)的方向。
如果通过将所述基板以竖立状态布置来合成石墨烯，则合成出的石墨烯的面阻特性可更加优良。在基板竖直延伸的状态下通过化学气相沉积法合成石墨烯的过程中，高温的气氛使得基板的颗粒(grain)增加。例如，当把铜用作基板时，铜的颗粒增加，铜颗粒的增加将营造出可均匀合成石墨烯的环境。
另外，将最外层基板布置成面向第一辅助加热部110。
然后，可通过气体供应部140注入诸如氦、氩的惰性气体和/或用于使金属薄板的表面维持洁净状态的诸如氢的非反应气体。在此，气体供应部140沿基板竖立的方向被布置，于是可将气体有效地供应到多个基板1、2、3之间的各个间隔。
在注入氛围气体之后，利用主加热部130加热基板1、2、3和第一辅助加热部110以及第二辅助加热部120。如果在主加热部130所释放的辐射热的影响下第一辅助加热部110、第二辅助加热部120以及基板1、2、3的温度充分升高，则在基板1、2、3以及第一辅助加热部110和第二辅助加热部120所释放的热量的影响下在内部空间I中形成对于石墨烯的合成而言充分的温度。例如，内部空间I和基板1、2、3的温度约可以达到300摄氏度或1000摄氏度或者其以上。
然后，通过气体供应部140供应包含碳的气体，即反应气体。在此，配备于与气体供应部140相对的一侧的排出部150也是沿着基板竖立的方向被布置，即，以与排列多个基板的方向交叉的方向被布置，因此可从一侧利用气体供应部140供应反应气体，并从另一侧利用排出部150排出气体，从而可以使反应气体有效地流经基板之间的空间。另外，当以与排列多个基板的方向垂直的方向进行布置时，气体供应部140的喷嘴存在于多个基板之间，从而可以使气体的流动变得顺畅。反应气体从辅助空间I中获取能量而被分解为合成石墨烯所需的状态。
反应气体在经过高温的内部空间I时，将会与基板1、2、3(即，表面被活化的基板)的表面接触，在此过程中分解的反应气体被表面得到活化的基板所吸收并生长出石墨烯结晶。
本实施例中对借助于主加热部130而加热基板1、2、3之后供应含碳气体的情形进行了说明，然而本发明并不局限于此。例如，可在主加热部130释放辐射热之前、释放辐射热之时、或者释放辐射热之后供应含碳气体。即，可在供应含碳气体之前运行主加热部130，或者在供应含碳气体的同时运行主加热部130，或者在供应含碳气体之后运行主加热部130。
已描述了如下的情形，即，主加热部130照射的辐射热为近红外线波长带的光，并因此基板1、2、3以及第一辅助加热部110和第二辅助加热部120被加热，内部空间I通过被加热的基板1、2、3以及第一辅助加热部110和第二辅助加热部120释放的热量而被加热，并使含碳气体被分解；然而本发明并不局限于此情形。
作为本发明的另一实施例，主加热部130不仅发射近红外线波长带的光，而且还可以发射包含中红外线和/或可见光波长带的光。在此情况下，由主加热部130发射的近红外线波长带的光如上所述地将能量供应给基板1、2、3以及第一辅助加热部10和第二辅助加热部120，并且内部空间I因被加热的基板1、2、3以及第一辅助加热部110和第二辅助加热部120而变热。与此同时，由主加热部130发射的中红外线和/或可见光波长带的光可对供应到内部空间I的含碳气体进行加热。
换言之，含碳气体可通过从因基板1、2、3以及第一辅助加热部110和第二辅助加热部120而被加热的内部空间I的热量、以及中红外线和/或可见光波长带的光中获取能量而被分解。于是，内部空间I中的石墨烯合成反应可在短时间内更加活跃地执行。
已参考图中所示的实施例而说明本发明，然而这只是示例性的，不难理解如果是本技术领域中具有普通知识的人员就能够由此导出多样的变形形态及其他等价实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应当由权利要求书的技术思想确定。
产业上的可利用性
根据本发明的一个实施例，提供一种用于大量合成高品质石墨烯的石墨烯合成装置及利用该装置的石墨烯合成方法，从而可实现石墨烯的商用化，并可将本发明的实施例应用于包含石墨烯的透明电极、活性层以及具备这些物体的显示元件、电子元件、光电元件、蓄电池、太阳能电池等。
Claims (5)
1.一种石墨烯合成装置，包括：
腔室，定义用于安置按其各个面相互面向地布置的多个基板的内部空间；
气体供应部，将含碳气体供应到所述内部空间；
主加热部，向所述内部空间照射辐射热；
第一辅助加热部，对应于所述主加热部而被布置为面向所述基板的一个表面，且将所述辐射热转化为对流热并将转化的对流热释放到所述内部空间；以及
多个第二辅助加热部，在所述多个基板之间的各个间隔中被布置为面向所述基板的至少一个表面，并在吸收所述辐射热和所述对流热而被加热之后将热量释放到所述内部空间，
其中，所述多个基板和所述多个第二辅助加热部的排列方向是与重力方向交叉的方向或垂直的方向，
所述多个基板和所述多个第二辅助加热部全都相互平行地布置，
相邻的基板之间布置有一个第二辅助加热部，从而所述多个第二辅助加热部的数量小于所述多个基板的数量，
所述多个第二辅助加热部中每一个第二辅助加热部形成有至少一个贯穿孔。
2.如权利要求1所述的石墨烯合成装置，其特征在于，所述第二辅助加热部包含多个孔，所述孔以如下方式布置：
当把所述第二辅助加热部的一个表面划分成四个四分之一面时，各个所述四分之一面相互对称。
3.如权利要求1所述的石墨烯合成装置，其中，所述多个第二辅助加热部中的至少一个具有网格形状。
4.如权利要求1所述的石墨烯合成装置，其中，所述第二辅助加热部由涂覆了石墨或氧化膜的物质构成。
5.如权利要求1所述的石墨烯合成装置，其中，还包括：
排出部，用于将所述内部空间的所述气体排出到外部，
其中，所述气体供应部和所述排出部以与所述多个基板的排列方向交叉的方向被布置。
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