CN110106549A

CN110106549A - 一种多层石墨烯单晶薄膜的生长方法

Info

Publication number: CN110106549A
Application number: CN201910425005.1A
Authority: CN
Inventors: 李雪松; 沈长青; 青芳竹
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2019-08-09
Anticipated expiration: 2039-05-21
Also published as: CN110106549B

Abstract

本发明公开了一种多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，属于石墨烯薄膜制备技术领域。其包括：1)将铜箔置于氢气气氛中，然后进行升温和退火步骤；(2)退火结束后，维持温度恒定，在铜箔上方持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气，同时在铜箔下方持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气；其中，铜箔下方通入的气体流量低于其上方通入的气体流量。且本发明还包括在铜箔下方通入氧气进行刻蚀再刻蚀处通入甲烷和氩气的混合气体及氢气再生长。本发明的石墨烯单晶薄膜生长方法，对铜箔基底两侧的气体进行精确控制从而控制石墨烯在其生长，进而有效的控制铜箔基底上侧生长石墨烯的层数以及尺寸，其可控性高，且生长的石墨烯单晶薄膜尺寸大、质量高。

Description

一种多层石墨烯单晶薄膜的生长方法

技术领域

本发明涉及石墨烯薄膜制备技术领域，具体涉及一种多层石墨烯单晶薄膜的生长方法。

背景技术

目前，在石墨烯的制备中，单层石墨烯的制备技术已经比较成熟，主要是在铜箔基底上利用化学沉积法获得大尺寸高质量的石墨烯。在双层或多层石墨烯的制备技术中，如今已有人通过在石英管内碳活性基团的浓度沿着进气端越来越高，将铜基底放置在不同位置就获得了不同层数的石墨烯，而获得的都为多晶的多层石墨烯。由于单晶的多层石墨烯由于没有晶界的影响，性能远高于多晶多层石墨烯，因此单晶多层石墨烯的利用价值远远高于多晶多层石墨烯。

其中，在双层单晶石墨烯的制备，有人提出利用铜带结构的基底生长双层单晶石墨烯，其生长机理为：铜袋内外由于接触不同的碳源浓度，因此两侧石墨烯的生长速度不一致，当外侧石墨烯长满基底时，内侧并没有长满，使得内侧的碳源可以穿过铜基底，在外侧生长的石墨烯之下，继续生长第二层石墨烯。尽管获得了目前所报道的最大尺寸的双层石墨烯单晶，但是也仅有500μm，而且生长时间长达6小时。另外，还有人通过人工转移的方法，将两片大尺寸单晶石墨烯堆叠在一起从而获得大尺寸的双层石墨烯单晶薄膜，由于转移技术的不成熟，使得转移的薄膜容易出现破洞，性能远不如直接生长的双层石墨烯单晶。

并且，目前通过CVD方法所制备的双层石墨烯，还存在许多问题，包括CVD双层石墨烯的生长机制的研究，双层石墨烯堆垛角度的控制，厘米级双层石墨烯单晶的CVD制备。而对于厘米级双层石墨烯单晶的CVD制备，目前还有以下技术难题：

1.尽管可以比较容易的获得了大尺寸的不同厚度的多层石墨烯，但是制备的石墨烯不是单晶而是多晶，性能低于单晶多层石墨烯，另外生长的多层石墨烯也不均匀，层数没有做到完全控制。

2.虽然获得了当前报道的最大尺寸的双层石墨烯单晶，他们主要利用的碳源背扩散机制，但是当铜袋内部长满石墨烯时，就会切断碳源背扩散的路径，从而停止正面双层石墨烯单晶的生长，其生长尺寸受限于铜袋内部石墨烯的生长速度。而且由于为了使内部石墨烯长得较慢，通入的碳源较少，使得双层石墨烯单晶的生长速度减小，使其生长时间增加，生长成本增加。

3.可以通过人工转移的方法获得了晶圆级双层石墨烯单晶，但是其获得的石墨烯薄膜存在一些不可避免的人为造成的破损，从而使得其电学性能大大减弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，以解决现有多层石墨烯薄膜生长制备困难的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其包括：

(1)将铜箔置于氢气，然后进行升温和退火步骤；

(2)退火结束后，维持温度恒定，在铜箔上方持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气，同时在铜箔下方持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气；其中，铜箔下方通入的气体流量低于上方通入的气体流量。

本发明通过在铜箔上下两方设计定点通碳源的生长方法，使得石墨烯在铜箔上下两侧的生长速度不一致，从而使得在铜箔下侧有充分足够的碳源可以进行背扩散到铜箔上侧继续生长成双层石墨烯。在生长石墨烯时，本发明在铜箔上方通入的含碳源的气体，在铜箔上侧生长单层石墨烯单晶薄膜，同时铜箔下方通入的碳源低于铜箔上方通入的碳源，在铜箔下侧生长单层石墨烯单晶薄膜且使其背扩散到在铜箔上侧的第一层单晶石墨烯之上再生长第二层单晶石墨烯，获得双层石墨烯单晶薄膜。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(1)中升温步骤中通入的氢气流量为5sccm-15sccm，铜箔升温的温度为800℃-1100℃。

优选地，步骤(1)中的通入的氢气流量为5sccm、7sccm、9sccm、10sccm、12ccm、14ccm或15sccm。

优选地，步骤(1)中铜箔升温的温度为800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃或1100℃。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(1)中退火步骤中通入的氢气流量为5sccm-15sccm；退火处理时间为0.5h～1.5h。

优选地，步骤(1)中通入的氢气流量为5sccm、7sccm、9sccm、10sccm、12ccm、14ccm或15sccm。

优选地，步骤(1)中退火处理时间为0.5h、0.75h、1h、1.25h或1.5h。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(2)中在铜箔上方通入的甲烷和氩气的混合气体的流量为1sccm-5sccm，其中，甲烷占整个混合气体的体积含量为1％-5％；通入的氢气流量为80sccm-120sccm；通气时间为20min-40min；

在铜箔下方通入的甲烷和氩气的混合气体流量为0.1sccm-1sccm，其中，甲烷占整个混合气体的体积含量为1％-5％；通入的氢气流量为40sccm-60sccm；通气时间为20min-40min。

优选地，步骤(2)中铜箔上方通入的甲烷和氩气的混合气体的流量为1sccm、1.5sccm、2sccm、2.5sccm、3ccm、3.5ccm、4sccm、4.5sccm或5sccm。甲烷占整个混合气体的体积含量为1％、2％、3％、4％或5％。通入的氢气流量为80sccm、85sccm、90sccm、95sccm或100sccm。通气时间为20min、25min、30min、35min或40min。

优选地，步骤(2)中铜箔下方通入的甲烷和氩气的混合气体的流量为0.1sccm、0.2sccm、0.3sccm、0.4sccm、0.5ccm、0.6ccm、0.7sccm、0.8sccm、0.9sccm或1sccm。甲烷占整个混合气体的体积含量为1％、2％、3％、4％或5％。通入的氢气流量为40sccm、45sccm、50sccm、55sccm或60sccm。通气时间为20min、25min、30min、35min或40min。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述在铜箔上方和下方均采用石英喷嘴进行通气，且石英喷嘴直径小于1mm。

优选地，采用的石英喷嘴直径为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述石英喷嘴分别位于铜箔上方或其下方1-2mm处。

优选地，石英喷嘴分别位于铜箔上方或其下方1mm、1.2mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm或2mm。

一种多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，采用上述的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其还包括：

(3)在铜箔下侧石墨烯快生长满时，在铜箔下方通入氧气和氩气的混合气体对铜箔下侧石墨烯进行刻蚀，使铜箔下侧暴露出来，并在铜箔暴露处通入甲烷和氩气的混合气体及氢气；

(4)重复步骤(3)，可以在铜箔上侧生长得到多层石墨烯单晶薄膜。

本发明还可以在铜箔下侧石墨烯快长满时，通入少量的氧气(刻蚀性气体)在铜箔背面刻蚀出一个碳源背扩散的通道(即铜箔暴露处)，并且在刻蚀的通道处持续通入碳源使其继续生长且背扩散到铜箔上侧进行生长，通过不断的刻蚀再生长，从而获得厘米级的多层石墨烯单晶薄膜。多层石墨烯单晶薄膜中的石墨烯单晶薄膜层数≥3。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(3)中通入的氧气和氩气的混合气流量为1sccm-10sccm；通气时间为1-3min。

优选地，步骤(3)中通入氧气和氩气的混合气流量为1sccm、2sccm、3sccm、4sccm、5sccm、6sccm、7sccm、8sccm、9sccm或10sccm；通气时间为1min、1.5min、2min、2.5min或3min。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(3)中在铜箔下方通入的甲烷和氩气的混合气体流量为0.1sccm-1sccm，甲烷占整个混合气体的体积含量为1％-5％；通入的氢气流量为40sccm-60sccm；通气时间为20min-40min。

优选地，步骤(3)中铜箔下侧通入的甲烷和氩气的混合气体的流量为0.1sccm、0.2sccm、0.3sccm、0.4sccm、0.5ccm、0.6ccm、0.7sccm、0.8sccm、0.9sccm或1sccm。甲烷占整个混合气体的体积含量为1％、2％、3％、4％或5％。通入的氢气流量为40sccm、45sccm、50sccm、55sccm或60sccm。通气时间为20min、25min、30min、35min或40min。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过在铜箔上下两方设计定点通碳源的生长方法，使得石墨烯在铜箔上下两侧的生长速度不一致，从而使得在铜箔下侧有充分足够的碳源可以进行背扩散到铜箔上侧继续生长成双层石墨烯。在生长石墨烯时，本发明在铜箔上方通入的含碳源的气体，在铜箔上侧生长单层石墨烯单晶薄膜，同时铜箔下方通入极少的碳源，在铜箔下侧生长单层石墨烯单晶薄膜且使其背扩散到在铜箔上侧的第一层单晶石墨烯之上再生长第二层单晶石墨烯，获得双层石墨烯单晶薄膜。

2、本发明的石墨烯单晶薄膜生长方法可以很好解决由于铜箔下侧石墨烯长满而铜箔上侧多层点不长的问题。通过铜箔上侧第一层单晶石墨烯的生长，然后通过在铜箔下侧通过碳源生长成单晶石墨烯背再扩散到铜箔上侧继续生长成第二层，从而获得双层石墨烯单晶薄膜，且获得的双层石墨烯单晶薄膜尺寸不受到碳源供给的限制。

3、本发明还在铜箔下侧石墨烯快长满时，通入少量的氧气(刻蚀性气体)在铜箔背面刻蚀出一个碳源背扩散的通道(即铜箔暴露处)，并且在刻蚀的通道处持续通入碳源使其继续生长成且背扩散到铜箔上侧进行生长，通过不断的刻蚀再生长，从而获得厘米级的多层石墨烯单晶薄膜。

4、本发明的石墨烯单晶薄膜生长方法，对铜箔基底两侧的气体进行精确控制从而控制铜箔基底两侧石墨烯的生长以及控制铜箔下侧石墨烯的生长背扩散到铜箔基底上侧的生长，进而有效的控制铜箔基底上侧生长石墨烯的层数以及尺寸，其可控性高，且生长的石墨烯单晶薄膜尺寸大、质量高。

附图说明

图1为本发明的多层石墨烯单晶薄膜生长方法中铜箔上的通气线路图，其中，线路1为采用石英喷嘴在铜箔上方通气，线路2为采用石英喷嘴在铜箔下方通气，线路3为铜箔升温和退火步骤中的通气路线；

图2为本发明的实施例1中的单晶石墨烯在铜箔基底上的生长照片；

图3为本发明的实施例1中的单晶石墨烯的拉曼谱学表征图；

图4为本发明的实施例2中的双层石墨烯在铜箔基底上的生长照片；

图5为本发明的实施例2中的双层石墨烯的高倍显微镜观察图；

图6为本发明的实施例2中的双层石墨烯拉曼谱学表征图；

图7为本发明的实施例3中的多层石墨烯在铜箔基底上的生长照片；

图8为本发明的实施例3中的多层石墨烯的高倍显微镜观察图；

图9为本发明的实施例1、实施例2和实施例3的石墨烯拉曼谱学表征图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

需要说明的是，本发明中采用铜箔的厚度为25μm，纯度为99.8％。采用的氢气、甲烷、氩气和氧气均为高纯气体，且纯度均为99.999％。采用的石英管和石英喷嘴也均是耐高温性的。

实施例1

本实施例的制备步骤中只在铜箔上方进行通气，不在铜箔下方进行通气，即只对线路1通气，线路2不通气，且其中升温和退火步骤通过线路3通气。

本实施例的单层石墨烯单晶薄膜的生长方法中，其步骤包括：

(1)将铜箔装载到石英管中，然后将石英管置于化学气相沉积设备中，并通入氢气，在压强为8Pa下进行升温步骤。其中，升温步骤中通入的氢气流量为10sccm，铜箔升温的温度为1000℃。维持温度恒定在1000℃，并持续通入氢气，进行退火步骤。其中，退火步骤中通入的氢气流量为10sccm，退火处理的时间为1h。

(2)退火结束后，维持压强和温度恒定，采用直径为0.5mm的石英喷嘴在铜箔上方2mm处持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气。其中，铜箔上侧通入的甲烷和氩气的混合气体的流量为2sccm，甲烷占整个混合气体的体积含量为1％；通入的氢气流量为100sccm；通气时间为30min。

通过实施例1，可得实施例1中的单晶石墨烯在铜箔基底上的生长照片，如图2所示。

从图2可以看出，在铜箔基底的通气位置处获得直径约为0.5cm的全单层单晶石墨烯。

将铜箔基底上的石墨烯进行转移并进行拉曼分析表征，得到实施例1的拉曼谱学表征图，如图3所示。

从图3可以看出，本实施例1制备的石墨烯没有D峰，说明其质量高且无掺杂；2D峰和G峰的积分强度比值大于2，说明该石墨烯为单层。

实施例2

本实施例的制备步骤中同时在铜箔上方和下方进行通气，但不通入氧气，即同时对气线路1和线路2通气，且其中升温和退火步骤通过线路3通气。

本实施例的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其步骤包括：

(2)退火结束后，维持压强和温度恒定，采用直径为0.5mm的石英喷嘴在铜箔上方2mm持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气，同时采用直径直径为0.5mm的石英喷嘴在铜箔下方2mm持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气。

其中，铜箔上侧通入的甲烷和氩气的混合气体的流量为2sccm，其中，甲烷占整个混合气体的体积含量为1％；通入的氢气流量为100sccm；通气时间为30min。

铜箔下侧通入的甲烷和氩气的混合气体流量为0.5sccm，其中，甲烷占整个混合气体的体积含量为1％；通入的氢气流量为50sccm；通气时间为30min。

通过实施例2，可得实施例2中的多层石墨烯在铜箔基底上的生长照片，如图4所示。

从图4可以看出，在铜箔基底的通气位置处获得直径约为1.5mm的大尺寸多层石墨烯。

将铜箔基底上的石墨烯在高倍显微镜下进行观察，得到实施例2的多层石墨烯的高倍显微镜观察图，如图5所示。

从图5可以清晰看出，铜箔基底上双层几乎已长满，还长了一些三层四层的多层点。

将铜箔基底上的石墨烯进行转移并进行拉曼分析表征，得到实施例2的多层石墨烯拉曼谱学表征图，如图6所示。

从图6可以看出，本实施例2制备的双层石墨烯没有D峰，说明其质量高且无掺杂。

实施例3

本实施例的制备步骤中同时在铜箔上方和下方进行通气，即同时对气线路1和线路2通气，且还通过线路2在铜箔下方通入氧气，其中升温和退火步骤通过线路3通气。

本实施例的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其步骤包括：

(2)退火结束后，维持压强和温度恒定，采用直径为0.5mm的石英喷嘴在铜箔上方2mm持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气，同时采用直径直径为0.5mm的石英喷嘴在铜箔下方2mm同步持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气。

(3)在铜箔下侧石墨烯快生长满时，在铜箔下方通入氧气和氩气的混合气体对铜箔下侧石墨烯进行刻蚀，使铜箔下侧暴露出来，并在铜箔暴露处通入甲烷和氩气的混合气体及氢气。

其中通入的氧气和氩气的混合气体流量为1sccm，氧气占整个混合气体的体积含量为1％，通气时间为2min。

铜箔下侧通入的甲烷和氩气的混合气体流量为0.5sccm，甲烷占整个混合气体的体积含量为1％；通入的氢气流量为50sccm；通气时间为30min。

通过实施例3，可得实施例3中的多层石墨烯在铜箔基底上的生长照片，如图7所示。

从图7可以看出，在铜箔基底的通气位置处获得直径约为2mm的大尺寸多层石墨烯薄膜。

将铜箔基底上的石墨烯在高倍显微镜下进行观察，得到实施例3的多层石墨烯的高倍显微镜观察图，如图8所示。

从图8可以清晰看出，铜箔基底上双层几乎已长满，三层的区域也较大，而且还有四层的大尺寸晶筹。

将铜箔基底上的石墨烯进行转移并进行拉曼分析表征，得到实施例3的多层石墨烯拉曼谱学表征图，如图9所示。

从图9可以看出，本实施例3制备的多层石墨烯没有D峰，说明其质量高且无掺杂且为堆垛的多层石墨烯。

实施例4

本实施例的双层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其步骤包括：

(1)将铜箔装载到石英管中，然后将石英管置于化学气相沉积设备中，并通入氢气，在压强为8Pa下进行升温步骤。其中，升温步骤中通入的氢气流量为5sccm，铜箔升温的温度为800℃。维持温度恒定在800℃，并持续通入氢气，进行退火步骤。其中，退火步骤中通入的氢气流量为5sccm，退火处理的时间为0.5h。

(2)退火结束后，维持压强和温度恒定，采用直径为0.1mm的石英喷嘴在铜箔上方1mm持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气，同时采用直径直径为0.1mm的石英喷嘴在铜箔下方1mm同步持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气。

其中，铜箔上侧通入的甲烷和氩气的混合气体的流量为1sccm，其中，甲烷占整个混合气体的体积含量为3％；通入的氢气流量为80sccm；通气时间为20min。

铜箔下侧通入的甲烷和氩气的混合气体流量为0.1sccm，其中，甲烷占整个混合气体的体积含量为3％；通入的氢气流量为40sccm；通气时间为20min。

实施例5

本实施例的双层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其步骤包括：

(1)将铜箔装载到石英管中，然后将石英管置于化学气相沉积设备中，并通入氢气，在压强为8Pa下进行升温步骤。其中，升温步骤中通入的氢气流量为15sccm，铜箔升温的温度为1100℃。维持温度恒定在1100℃，并持续通入氢气，进行退火步骤。其中，退火步骤中通入的氢气流量为15sccm，退火处理的时间为1.5h。

(2)退火结束后，维持压强和温度恒定，采用直径为0.9mm的石英喷嘴在铜箔上方1.5mm持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气，同时采用直径直径为0.9mm的石英喷嘴在铜箔下方1.5mm持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气。

其中，铜箔上侧通入的甲烷和氩气的混合气体的流量为5sccm，其中，甲烷占整个混合气体的体积含量为5％；通入的氢气流量为120sccm；通气时间为40min。

铜箔下侧通入的甲烷和氩气的混合气体流量为1sccm，其中，甲烷占整个混合气体的体积含量为5％；通入的氢气流量为60sccm；通气时间为40min。

实施例4和实施例5制得同实施例2中的大尺寸多层石墨烯。

实施例6

本实施例的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其步骤包括：

其中通入的氧气和氩气的混合气体流量为5sccm，氧气占整个混合气体的体积含量为5％，通气时间为1min。

铜箔下侧通入的甲烷和氩气的混合气体流量为0.1sccm，甲烷占整个混合气体的体积含量为3％；通入的氢气流量为40sccm；通气时间为20min。

实施例7

本实施例的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其步骤包括：

(2)退火结束后，维持压强和温度恒定，采用直径为0.9mm的石英喷嘴在铜箔上方1.5mm持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气，同时采用直径直径为0.9mm的石英喷嘴在铜箔下方1.5mm同步持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气。

其中通入的氧气和氩气的混合气体流量为10sccm，氧气占整个混合气体的体积含量为3％，通气时间为3min。

铜箔下侧通入的甲烷和氩气的混合气体流量为1sccm，甲烷占整个混合气体的体积含量为5％；通入的氢气流量为60sccm；通气时间为40min。

实施例6和实施例7制得同实施例3中的大尺寸多层石墨烯。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其特征在于，其包括：

(1)将铜箔置于氢气气氛中，然后进行升温和退火步骤；

(2)退火结束后，维持温度恒定，在铜箔上方持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气，同时在铜箔下方持续通入甲烷和氩气的混合气体及氢气；其中，铜箔下方通入的气体流量低于其上方通入的气体流量。

2.根据权利要求1所述的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其特征在于，步骤(1)中升温步骤中通入的氢气流量为5sccm-15sccm，铜箔升温的温度为800℃-1100℃。

3.根据权利要求1所述的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其特征在于，步骤(1)中退火步骤中通入的氢气流量为5sccm-15sccm；退火处理时间为0.5h-1.5h。

4.根据权利要求1所述的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其特征在于，步骤(2)中在铜箔上方通入的甲烷和氩气的混合气体的流量为1sccm-5sccm，其中，甲烷占整个混合气体的体积含量为1％-5％；通入的氢气流量为80sccm-120sccm；通气时间为20min-40min；

5.根据权利要求1-4任一项所述的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其特征在于，在铜箔上方和下方均采用石英喷嘴进行通气，且石英喷嘴直径小于1mm。

6.根据权利要求1-4任一项所述的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其特征在于，石英喷嘴分别位于铜箔上方或其下方1-2mm处。

7.采用权利要求1-6任一项所述的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，特征在于，所述生长方法还包括：

(4)重复步骤(3)，在铜箔上侧生长得到多层石墨烯单晶薄膜。

8.根据权利要求7所述的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其特征在于，步骤(3)中通入的氧气和氩气的混合气体流量为1sccm-10sccm，氧气占整个混合气体的体积含量为1％-5％；通气时间为1-3min。

9.根据权利要求7所述的多层石墨烯单晶薄膜的生长方法，其特征在于，步骤(3)中在铜箔下方通入的甲烷和氩气的混合气体流量为0.1sccm-1sccm，甲烷占整个混合气体的体积含量为1％-5％；通入的氢气流量为40sccm-60sccm；通气时间为20min-40min。