CN109179389A - 利用cvd方法生长石墨烯薄膜的载具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用CVD方法生长石墨烯薄膜的载具，用于放置在CVD设备的石英管内。载具包括底座、矩形底板以及多个矩形托板。矩形底板水平地设置在底座上方，且固定连接于底座；多个矩形托板用于承载石墨烯生长衬底，每一矩形托板上表面的四周设置有多个支撑体，石墨烯生长衬底容纳于多个支撑体围成的空间，多个矩形托板可层叠地放置在矩形底板上，相邻两个矩形托板之间用支撑体隔开。
Description
技术领域
本发明总体来说涉及石墨烯制备领域，具体而言，涉及一种利用CVD方法生长石墨烯薄膜的载具。
背景技术
石墨烯是一种碳原子构成的单原子层的二维原子晶体材料，具有优异的电子学和光电子学性质，因此引起了学界和产业界的广泛重视。从材料制备角度考虑，化学气相沉积法(hemical Vapor Deposition简称CVD)是制备高质量石墨烯薄膜的首选方法。具体方法为，将生长衬底置于高温腔室中，并通入碳源和还原性气体，碳源分子裂解成碳碎片用于石墨烯的形核、生长并拼接成膜。
在批量化制备石墨烯薄膜的过程中，载具的设计严重影响着所制备的石墨烯产量与质量。虽然现有技术中已有一些关于石墨烯生长的载具，但是其在实际应用中仍存在着诸如生长衬底黏连、空间利用率低等问题。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种利用CVD方法生长石墨烯薄膜的载具，解决现有技术中存在的生长衬底黏连、空间利用率低等问题。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种利用CVD方法生长石墨烯薄膜的载具，用于放置在CVD设备的石英管内，其包括底座、矩形底板以及多个矩形托板。矩形底板水平地设置在所述底座上方，且固定连接于所述底座；多个矩形托板用于承载石墨烯生长衬底，每一所述矩形托板上表面的四周设置有多个支撑体，所述石墨烯生长衬底容纳于多个所述支撑体围成的空间，多个所述矩形托板可层叠地放置在所述矩形底板上，相邻两个所述矩形托板之间用所述支撑体隔开。
根据本发明的一实施方式，所述载具还包括垂直设置的四根限位柱，四根所述限位柱分别连接于所述矩形底板的四个角；每一所述矩形托板的四个角开设有四个缺口，当多个所述矩形托板放置在所述矩形底板上时，四根所述限位柱容纳于四个所述缺口。
根据本发明的一实施方式，四根所述限位柱的截面呈圆形或矩形。
根据本发明的一实施方式，四根所述限位柱可拆卸地连接于所述矩形底板。
根据本发明的一实施方式，每一所述矩形托板上相对两个边上的所述支撑体对称设置，且每个边上的多个所述支撑体等间距设置。
根据本发明的一实施方式，所述底座下端部的弧度与所述石英管的内表面的弧度相匹配。
根据本发明的一实施方式，所述底座、所述矩形底板以及所述矩形托板为镂空结构。
根据本发明的一实施方式，所述镂空结构为通孔或盲孔。
根据本发明的一实施方式，所述支撑体的高度为1mm-10mm。
根据本发明的一实施方式，所述支撑体的高度为2mm-5mm。。
由上述技术方案可知，本发明的利用CVD方法生长石墨烯的载具的优点和积极效果在于：
本发明提供的载具，通过在每一矩形托板上表面的四周设置有多个支撑体，石墨烯生长衬底容纳于多个支撑体围成的空间，多个矩形托板可层叠地放置在矩形底板上，相邻两个矩形托板之间用多个支撑体隔开。相比现有技术，这样的结构设计既避免了多个矩形托板之间发生黏连，又有效地增加了承载生长衬底的数量，大大提高了空间利用率。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种利用CVD方法生长石墨烯薄膜的主视图；
图2是根据一示例性实施方式示出的一种利用CVD方法生长石墨烯薄膜的侧视图；
图3是根据一示例性实施方式示出的一种利用CVD方法生长石墨烯薄膜的俯视图；
图4根据一示例性实施方式示出的一种利用CVD方法生长石墨烯薄膜设置在石英管内的示意图；
图5是根据一示例性实施方式示出的矩形托板的俯视图。
其中，附图标记说明如下：
101、底座；102、矩形底板；103、限位柱；104、镂空结构；201、矩形托板；202、支撑体；203、缺口；301、生长衬底；401、石英管。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“顶”、“底”等也作具有类似含义。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
下面将结合附图，对本发明的一些实施例作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互结合。
本发明提供的利用CVD方法生长石墨烯薄膜的载具，用于放置在CVD设备的石英管内。多个石墨烯的生长衬底可水平地放置在载具上，用以生长石墨烯薄膜。
请同时参阅图1、图2和图3，本发明提供的利用CVD方法生长石墨烯薄膜的载具包括底座101、矩形底板102以及多个矩形托板201。矩形底板102水平地设置在底座101上方，且固定连接于底座101，例如通过焊接。
多个矩形托板201用以承载石墨烯的生长衬底301。每一矩形托板201上表面的四周设置有多个支撑体202，石墨烯生长衬底301容纳于多个支撑体202围成的空间。举例来说，多个支撑体202可围成一矩形，相应地，生长衬底301的形状也为矩形，且生长衬底301的大小略小于多个支撑体202围成的矩形，使得生长衬底301放置在矩形托板201上时，边界不会超出多个支撑体202围成的矩形。
应当理解的是，上述的生长衬底301可选用本领域公知的材料，例如铜箔，在本发明中，不对生长衬底301的材料作特别限定。
支撑体202可以为块状结构或其他结构，在本实施方式中，不对支撑体202的具体结构作特别限定，能够分隔开相邻两个矩形托板201即可。
请继续参阅上述附图，多个矩形托板201可层叠地放置在矩形底板102上，相邻两个矩形托板201之间用多个支撑体202隔开，换句话说，相邻两个矩形托板201在垂直方向的距离等于支撑体202的高度。
进一步地，请同时参阅图2和图5，本发明提供的利用CVD方法生长石墨烯薄膜的载具还包括垂直设置的四根限位柱103，四根限位柱103分别连接在矩形底板102的四个角。
如图5所示，每一矩形托板201的四个角开设有四个缺口203，当多个矩形托板201防止在矩形底板102上时，四根限位柱103容纳于四个缺口203。限位柱103的设计，使得多个矩形托板201可牢固地限位在由四根限位柱103界定出的范围内，防止堆叠在高处的矩形托板201发生错位，影响石墨烯的生长质量。
进一步地，四根限位柱103的截面形状可以是呈圆形、矩形或其他形状。相应地，当限位柱103的截面形状为圆形时，矩形托板201的缺口203的形状也可以为圆形；当限位柱103的截面形状为矩形时，矩形托板201的缺口203的形状也可以为矩形。
进一步地，四根限位柱103可拆卸地连接于矩形底板102，具体来说，可通过螺栓连接、卡接等方式。
限位柱103设计成可拆卸地连接在矩形底板102上，方便了本实施方式的载具的装配过程。具体来说，如果限位柱103是固定连接在矩形底板102上，则可先将多个矩形托板201层叠放置，之后矩形托板201的四个缺口203沿着四根限位柱103放置在矩形底板102上；如果限位柱103是可拆卸方式连接在矩形底板102上，则可先将堆叠完毕的矩形托板201放置在矩形底板102上，同时在放置的过程中，使得矩形托板201的缺口203与限位柱103的安装口对齐，最后将限位柱103安装在矩形底板102上，使得限位柱103容纳于缺口203内。
进一步地，如图5所示，每一矩形托板201上相对两个边上的支撑体202对称设置。举例来说，如果矩形托板201上的一条边上的支撑体202数量为三个，则与这条边相对的另一条边上的支撑体202的数量也为三个。同时，每条边上的多个支撑体202等间距设置。相比支撑体202无规则布局，这样的设计，可使得一层支撑体202对堆叠在该层支撑体202上的矩形托板201的力更加均匀，有效提高了处于高层位置的支撑体202的稳定性。
进一步地，如图4所示，底座101的截面形状为弧形，其弧度是与石英管401的内表面的弧度相匹配，使得底座101便于放置在石英管401内，同时防止载具发生晃动，保证矩形托板201水平放置。当然，底座101的截面形状还可以为直角梯形，直角梯形的斜边与石英管401的内表面接触。
进一步地，上述的底座101、矩形底板102以及矩形托板201可以为镂空结构104，而非实体结构。如此，既减轻了整个载具的重量，又便于CVD设备内的气流在载具内的传输。举例来说，镂空结构104可以设计成通孔或盲孔的结构。
进一步地，上述支撑体202的高度可以为1mm-10mm，作为优选，支撑体202的高度可以为2mm-5mm。
下面详细说明本发明提供的载具在石墨烯的生长过程的操作步骤：
当限位柱103固定连接在矩形底板102上时，操作步骤可以如下：
步骤一：将石墨烯生长衬底301放置于矩形托板201上的由多个支撑体202围成的空间内；
步骤二：将装载生长衬底301的矩形托盘依次由限位柱103的上方沿着限位柱103向下放置在矩形底板102上；
步骤三：将载具放置于CVD设备中的石英管401内；
步骤四：石墨烯生长结束，取出生长衬底301的过程与上述相反，此处不再赘述。
当限位柱103可拆卸地连接在矩形底板102上时，操作步骤可以如下：
步骤一：先将包括底座101、矩形底板102以及位于内侧的两个限位柱103的载具放置于CVD设备中；
步骤二：将石墨烯生长衬底301放置于矩形托板201上的由多个支撑体202围成的空间内；
步骤三：将带有生长衬底301的矩形托板201依次放置在矩形底板102上，已安装在矩形底板102上的两根限位柱103确定矩形托板201的位置；
步骤四：将剩余两根限位柱103安装在矩形底板102上；
步骤五：石墨烯生长结束，取出生长衬底301的过程与上述相反，此处不再赘述。
应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。
Claims (10)
1.一种利用CVD方法生长石墨烯薄膜的载具，用于放置在CVD设备的石英管内，其特征在于，包括：
底座；
矩形底板，水平地设置在所述底座上方，且固定连接于所述底座；
多个矩形托板，用于承载石墨烯生长衬底，每一所述矩形托板上表面的四周设置有多个支撑体，所述石墨烯生长衬底容纳于多个所述支撑体围成的空间，多个所述矩形托板可层叠地放置在所述矩形底板上，相邻两个所述矩形托板之间用所述支撑体隔开。
2.根据权利要求1所述的载具，其特征在于，所述载具还包括垂直设置的四根限位柱，四根所述限位柱分别连接于所述矩形底板的四个角；
每一所述矩形托板的四个角开设有四个缺口，当多个所述矩形托板放置在所述矩形底板上时，四根所述限位柱容纳于四个所述缺口。
3.根据权利要求2所述的载具，其特征在于，四根所述限位柱的截面呈圆形或矩形。
4.根据权利要求2所述的载具，其特征在于，四根所述限位柱可拆卸地连接于所述矩形底板。
5.根据权利要求1所述的载具，其特征在于，每一所述矩形托板上相对两个边上的所述支撑体对称设置，且每个边上的多个所述支撑体等间距设置。
6.根据权利要求1所述的载具，其特征在于，所述底座下端部的弧度与所述石英管的内表面的弧度相匹配。
7.根据权利要求1所述的载具，其特征在于，所述底座、所述矩形底板以及所述矩形托板为镂空结构。
8.根据权利要求7所述的载具，其特征在于，所述镂空结构为通孔或盲孔。
9.根据权利要求1-8任一项所述的载具，其特征在于，所述支撑体的高度为1mm-10mm。
10.根据权利要求9所述的载具，其特征在于，所述支撑体的高度为2mm-5mm。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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