CN110205603B - 多层石墨烯及其制备方法 - Google Patents

多层石墨烯及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110205603B
CN110205603B CN201910618248.7A CN201910618248A CN110205603B CN 110205603 B CN110205603 B CN 110205603B CN 201910618248 A CN201910618248 A CN 201910618248A CN 110205603 B CN110205603 B CN 110205603B
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper foil
graphene
substrate
vapor deposition
chemical vapor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910618248.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110205603A (zh
Inventor
彭海琳
王雅妮
邓兵
刘忠范
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Beijing Graphene Institute BGI
Original Assignee
Peking University
Beijing Graphene Institute BGI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University, Beijing Graphene Institute BGI filed Critical Peking University
Priority to CN201910618248.7A priority Critical patent/CN110205603B/zh
Publication of CN110205603A publication Critical patent/CN110205603A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110205603B publication Critical patent/CN110205603B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0209—Pretreatment of the material to be coated by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45504—Laminar flow

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供多层石墨烯及其制备方法，包括步骤如下：提供一铜箔；将铜箔贴合于基底上；退火处理贴合基底后的铜箔；于退火处理后的铜箔表面进行化学气相沉积生长石墨烯，得多层石墨烯；其中，铜箔与基底之间具有间隔，且间隔小于10μm。该方法通过预先对铜箔进行处理，使铜箔在进行化学气相沉积时，能够在其上下表面构造出不同的气流层，实现对碳源的持续性催化，最终获得高质量的多层石墨烯。此外，本发明的方法还不受尺寸限制，可实现多层石墨烯的放大生产，具有良好的工业化前景。

Description

多层石墨烯及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯材料领域，具体涉及多层石墨烯及其制备方法。
背景技术
石墨烯作为一种新兴的二维材料，由于其优异的物理、化学性质，受到了广泛的关注。但单层石墨烯难以打开带隙，限制了其在电子器件领域的应用。双层或双层以上的石墨烯能够在外加电场下打开带隙，并且带隙可调。因此多层石墨烯在电学、光学、机械性能等方面更具有发展前景，在电子器件、透明导电薄膜、光电探测等领域有着巨大的潜在实用价值。
石墨烯诸多制备方法中，化学气相沉积方法(CVD)具有生长的石墨烯质量高、适用于宏量制备等诸多的优势。在CVD中通常用于生长石墨烯的基底为铜和镍，其中石墨烯在铜表面的生长为表面催化生长，在镍表面的生长一般为溶碳析出生长。在制备多层石墨烯时，石墨烯在铜上生长通常会产生自限制作用，即在生长单层石墨烯后铜表面被覆盖难以继续对碳源进行催化，导致在铜上制备的石墨烯一般为单层。而在镍上生长，析出生长的生长方式导致石墨烯的均匀性难以保证，难以得到高质量石墨烯。
因此，现有制备多层石墨烯的方法主要有两种：一种是利用铜镍合金，通过精确调控铜镍合金的比例和冷却速度等参数以制备高质量多层石墨烯；另一种是将铜叠成信封状，利用信封内外气体环境的不对称性，信封外侧铜箔未长满，可以对碳源进行催化，且碳源可以透过铜箔到达信封内侧进行生长，最终在信封内部得到双层或多层石墨烯。这两类方法均可制备多层石墨烯，但在大批量制备方面仍具有困难。
需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，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，提供一种多层石墨烯及其制备方法，以解决现有方法无法大批量制备多层石墨烯且品质难以保证的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种多层石墨烯的制备方法，包括步骤如下：
提供一铜箔；将铜箔贴合于基底上；退火处理贴合基底后的铜箔；于退火处理后的铜箔表面进行化学气相沉积生长石墨烯，得多层石墨烯；其中，铜箔与基底之间具有间隔，且间隔小于10μm。
根据本发明的一个实施方式，化学气相沉积过程中，接近基底一侧的铜箔表面通过的气流为分子流，远离基底一侧的铜箔表面通过的气流为层流。
根据本发明的一个实施方式，通入碳源和保护气于化学气相沉积系统进行化学气相沉积，所述碳源选自甲烷、乙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种，所述保护气为氢气。
根据本发明的一个实施方式，化学气相沉积系统采用管径为1～D英寸的石英管，其中D>1，碳源的流量为0.5D2～D2sccm，保护气与碳源的流量比为500：1～2000：1。
根据本发明的一个实施方式，化学气相沉积的压力为1kPa～4kPa，生长时间为1小时～5小时。
根据本发明的一个实施方式，基底材料熔点高于退火处理的温度。
根据本发明的一个实施方式，基底为石英或刚玉。
根据本发明的一个实施方式，退火处理在氢气气氛下进行，氢气的流量不小于50sccm，退火处理的温度为950℃～1000℃，退火处理的时间为10min～60min。
根据本发明的一个实施方式，铜箔贴合于基底前，对铜箔进行电化学抛光。
本发明还提供一种多层石墨烯，采用上述方法制备得到。
由上述技术方案可知，本发明的多层石墨烯及其制备方法的优点和积极效果在于：
本发明提出的多层石墨烯的制备方法，通过预先对铜箔进行处理，使铜箔在进行化学气相沉积(CVD)时，能够在其上下表面构造出不同的气流层，以使铜箔始终有一个表面能够具有裸露部分，进而实现对碳源的持续性催化，最终获得高质量的多层石墨烯。此外，本发明采用CVD法生长石墨烯，不受尺寸限制，可实现多层石墨烯的放大生产，具有良好的工业化前景。
附图说明
以下附图用于提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1代表性地示出了本发明提出的一示例性实施方式的多层石墨烯的制备工艺流程图；
图2示出了图1的装置示意图；
图3示出了本发明一个实施方式的铜箔上下表面气体流动速度的模拟示意图；
图4示出了铜箔上表面(front side)生长的石墨烯的光学显微镜图；
图5示出了铜箔下表面(back side)生长的石墨烯的光学显微镜图；
图6示出了不同氢气甲烷比例下生长的石墨烯的光学显微镜图；
图7示出了不同氢气甲烷比例下生长的石墨烯的透光率和面电阻折线图；
图8示出了不同生长时间下石墨烯的光学显微镜图；
图9示出了不同生长时间下石墨烯的透光率和面电阻折线图；
图10示出了在不同厚度的铜箔下表面上生长的石墨烯的光学显微镜图；
图11示出了在不同厚度的铜箔下表面上生长的石墨烯的透光率和面电阻；
图12示出了实施例1的铜箔与石英板之间间隔的光学显微镜图；
图13示出了实施例1的铜箔靠近石英板一侧的表面生长的石墨烯的拉曼光谱图；
图14从上至下依次示出了1英寸、2英寸和4英寸管径的CVD系统中所生长的石墨烯的光学显微镜图；
图15示出了本发明一个实施方式的石英管尺寸与氢气流量关系曲线图；
图16示出了7cm×7cm的多层石墨烯的面电阻mapping图。
其中，附图标记如下：
100：铜箔
200：基底
300：化学气相沉积管式炉
具体实施方式
以下内容提供了不同的实施例或范例，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本发明。在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应当被视为在本文中具体公开。
图1代表性地示出了本发明提出的一示例性实施方式的多层石墨烯的制备工艺流程图。图2示出了图1的装置示意图。结合图1和图2所示，在本实施方式中，本发明提供的多层石墨烯的制备方法包括步骤如下：
提供一铜箔100，其中铜箔100的厚度一般可以为15μm～250μm，但本发明不限于此。在一些实施例中，可以将铜箔预先进行电化学抛光，以使铜箔表面更加平整。具体地，例如，采用体积比为3:1的磷酸：乙二醇溶液作为抛光液，负极为铜板，正极为铜箔，电压为1.5～2.0V的条件下电化学抛光处理约20～30min。但本发明的电化学抛光条件不限于此，以使铜箔表面达到实际所需的平整程度即可。
将电化学抛光以后的铜箔100贴合于基底200上；其中，铜箔100与基底200之间具有间隔，且间隔小于10μm。具体地，铜箔100贴合于基底200的方式不限，一般是采用将铜箔100放置于基底200上，采用压制等方法使铜箔紧密贴合于基底200上，通过光学显微镜观察调试，直至铜箔100与基底200之间的间隔小于10μm。通过控制铜箔与基底之间的间隔大小，可以使后期进行化学气相沉积(CVD)时，铜箔上下表面通过的气流层产生差异。图3示出了本发明一个实施方式的铜箔上下表面气体流动速度的模拟示意图。如图3所示，当进行CVD过程时，铜箔的上表面(远离基底一侧的铜箔表面)所通过的气流为层流，铜箔的下表面(靠近基底一侧的铜箔表面)所通过的气流为分子流。图4示出了铜箔上表面生长的石墨烯的光学显微镜图，图5示出了铜箔下表面生长的石墨烯的光学显微镜图。从图4和图5可以看出，通过构造这种气流环境差异，使得铜箔的上表面可以至少有一部分表面不会生长上石墨烯，而裸露在外，提供催化性能，进而使铜箔的下表面可以持续生长多层石墨烯。避免了在制备多层石墨烯时，石墨烯在铜上进行CVD生长时通常会产生自限制作用，即在生长单层石墨烯后铜表面被覆盖难以继续对碳源进行催化，导致在铜上制备的石墨烯一般为单层。
结合图1和图2所示，在使铜箔100贴合于基底200上以后，对铜箔进行退火处理。在一些实施例中，退火处理在氢气气氛下进行。可选地，退火处理在低压气相沉积管式炉300中进行，氢气的流量一般不小于50sccm，退火处理的温度为950℃～1000℃，退火处理的时间为10min～60min。在一些实施例中，首先在1～2个小时内由室温升温至950℃～1000℃，然后在该温度下保温10min～60min进行退火处理。退火处理的目的是还原铜箔表面被氧化的部分，活化铜箔，并且能够进一步提高铜箔的平整度，释放内应力，使其单晶畴区变大，以更好的生长石墨烯。为了适应退火处理，基底材料的熔点需要高于退火处理的温度，以防止在退火处理时使得基底熔化。在一些实施例中，基底可以为石英或刚玉，但本发明不限于此。
退火处理后，对铜箔进行化学气相沉积。在一些实施例中，退火处理在低压气相沉积管式炉300中完成后，保持高温环境，向该管式炉中通入碳源和保护气进行化学气相沉积。碳源包括但不限于甲烷、乙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种，保护气为氢气。优选地，碳源为甲烷。但本发明不限于此。
在一些实施例中，采用管径为1～D英寸的石英管进行化学气相沉积反应，其中D>1。可以看出，本发明的多层石墨烯的制备方法，不受尺寸限制，随着管式炉尺寸的增大，所采用的铜箔面积也可以随之增大，进而实现大尺寸石墨烯的批量制备，这对于石墨烯的工业化放大生产具有重要意义。
在一些实施例中，化学气相沉积反应中，碳源的流量为0.5D2～D2sccm，氢气与碳源的流量比可以为500：1～2000：1，例如，氢气与甲烷的流量比可以为1000:1。多层石墨烯的生长受保护气与碳源的比例影响。图6示出了不同氢气甲烷比例下生长的石墨烯的光学显微镜图，图7示出了不同氢气甲烷比例下生长的石墨烯的透光率和面电阻折线图。从图6和图7可以看出，随着保护气与碳源的比例增大，铜箔上表面的石墨烯会被严重刻蚀，使裸露的铜增加，铜箔下表面生长的石墨烯层数越多。
图8示出了不同生长时间下石墨烯的光学显微镜图，图9示出了不同生长时间下石墨烯的透光率和面电阻折线图。从图8和图9可以看出，当生长时间为10min时，铜箔表面已有石墨烯生成，随着化学气相沉积的生长时间越长，石墨烯的层数越多。在一些实施例中，优选地，化学气相沉积的压力为1kPa～4kPa，生长时间为1小时～5小时。根据本发明，化学气相沉积的压力越大，生产速率会越快，但压力过大，石墨烯的生长形貌会变化，质量不好。因此较为适宜的生长压力为1kPa～4kPa。
此外，本发明还发现，石墨烯生长的层数与铜箔的厚度也有关。图10示出了在不同厚度的铜箔下表面上生长的石墨烯的光学显微镜图，图11示出了在不同厚度的铜箔下表面上生长的石墨烯的透光率和面电阻。结合图10和图11可知，铜箔的厚度对其上生长的石墨烯层数、透光率以及面电阻都会产生影响。一般地，铜箔越薄，接近基底层一侧的铜箔表面所生长的石墨烯层数就越多。在一些实施例中，铜箔的厚度可以为15～250μm，所生长石墨烯的层数可以为1～10，但本发明不限于此。
本发明还提供一种多层石墨烯，采用上述方法制备得到。
下面通过具体实施例对本发明的方法进行详细说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1：1英寸管径CVD系统中多层石墨烯的制备
步骤(1)：采用厚度为25μm的铜箔，对其进行电化学抛光。其中，以体积比为3:1的磷酸：乙二醇溶液作为抛光液，负极为石墨板，正极为铜箔，电压为1.5～2.0V，抛光时间为20～30min。
步骤(2)：将电化学抛光后的铜箔紧贴于石英板，然后置于CVD系统中，铜箔与石英板之间的间隙如图12所示，约为5μm。在这种条件下，在生长过程中铜箔下表面的气流属于分子流，铜箔上表面的气流为层流。
步骤(3)：1小时内将管式炉内的温度升高到1000℃，然后保持该温度，在100sccmH2下退火30min。
步骤(4)：通入1000sccmH2和1sccm CH4，保持压力为2kPa，进行石墨烯的生长，生长时间为3小时。
图13示出了实施例1的铜箔靠近石英板一侧的表面生长的石墨烯的拉曼光谱图，从图13可以看出，通过G峰的峰高可以确定石墨烯的层数分别为单层、双层、三层及多层，而2D峰峰高与G峰峰高的比说明了多层石墨烯有多种堆积方式，并且无D峰说明生长得到的石墨烯没有缺陷。可见，采用本发明的方法可以生长出高质量的多层石墨烯。
实施例2：2英寸管径CVD系统中铜箔上多层石墨烯的制备
步骤(1)：与实施例1相同；
步骤(2)：将电化学抛光后的铜箔紧贴于石英板，并置于2英寸管径的CVD系统中，其他与实施例1相同；
步骤(3)：与实施例1相同；
步骤(4)：通入4000sccm H2和4sccm CH4，保持压力为4kPa，进行生长，生长时间为2小时。
实施例3：4英寸管径CVD系统中铜箔上多层石墨烯的制备
步骤(1)：与实施例1相同；
步骤(2)：将电化学抛光后的铜箔紧贴于石英板，并置于4英寸管径的CVD系统中，其他与实施例1相同；
步骤(3)：与实施例1相同；
步骤(4)：通入10000sccm H2和10sccm CH4，保持压力为3kPa，进行生长，生长时间为3小时。
图14从上至下依次示出了1英寸、2英寸和4英寸管径的CVD系统中所生长的石墨烯的光学显微镜图，可以看出，本发明的方法不受尺寸限制，在不同管径下通过调整碳源与保护气的流量，即可实现多层石墨烯的生长。具体而言，该方法进行放大生产的规律如图15所示，例如，当气压为1kPa，氢气和甲烷比例均保持1000:1时，当石英管管径为D英寸(inch)时，氢气的流量为1000*D2sccm，甲烷流量为D2sccm，也即流量F＝kD2，k为保护气与碳源的流量比。
图16示出了7cm×7cm的多层石墨烯的面电阻mapping图，从图16可以看出，多层石墨烯的面电阻分布均为均匀，可见本发明的方法可制备高质量均匀的多层石墨烯。
综上可知，本发明通过预先对铜箔进行处理，使铜箔在进行化学气相沉积(CVD)时，能够在其上下表面构造出不同的气流层，以使铜箔始终有一个表面能够具有裸露部分，进而实现对碳源的持续性催化，最终获得高质量的多层石墨烯。这种石墨烯表面均匀，能够在外加电场下打开带隙，并且带隙可调，在电子器件、光电探测等领域都具有潜在的应用价值。此外，本发明的方法对石墨烯生长尺寸不受限，可实现石墨烯的工业化放大生产，具有良好的工业化前景。
本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种多层石墨烯的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
提供一铜箔；
将所述铜箔贴合于基底上；
退火处理所述贴合基底后的铜箔；及
于所述退火处理后的铜箔表面进行化学气相沉积生长石墨烯，得所述多层石墨烯；
其中，所述铜箔与所述基底之间具有间隔，且所述间隔小于10μm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积过程中，接近所述基底一侧的铜箔表面通过的气流为分子流，远离所述基底一侧的铜箔表面通过的气流为层流。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通入碳源和保护气于化学气相沉积系统进行所述化学气相沉积，所述碳源选自甲烷、乙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积系统采用管径为1～D英寸的石英管，其中D>1，所述碳源的流量为0.5D2～D2sccm，所述保护气与所述碳源的流量比为500：1～2000：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积的压力为1kPa～4kPa，所述生长时间为1小时～5小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基底材料熔点高于所述退火处理的温度。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述基底为石英或刚玉。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理在氢气气氛下进行，所述氢气的流量不小于50sccm，所述退火处理的温度为950℃～1000℃，所述退火处理的时间为10min～60min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜箔贴合于所述基底前，对所述铜箔进行电化学抛光。
CN201910618248.7A 2019-07-10 2019-07-10 多层石墨烯及其制备方法 Active CN110205603B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910618248.7A CN110205603B (zh) 2019-07-10 2019-07-10 多层石墨烯及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910618248.7A CN110205603B (zh) 2019-07-10 2019-07-10 多层石墨烯及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110205603A CN110205603A (zh) 2019-09-06
CN110205603B true CN110205603B (zh) 2021-04-20

Family

ID=67796945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910618248.7A Active CN110205603B (zh) 2019-07-10 2019-07-10 多层石墨烯及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110205603B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110817852B (zh) * 2019-12-18 2021-04-20 北京石墨烯研究院 基于水处理辅助机制的石墨烯制备方法
CN111188021A (zh) * 2020-01-19 2020-05-22 南京大学 一种石墨烯生长基底的预处理方法
CN113930836A (zh) * 2020-07-13 2022-01-14 松山湖材料实验室 降低铜箔粗糙度方法及其铜箔制品
CN111847432B (zh) * 2020-07-24 2023-08-29 北京石墨烯研究院 大面积多层石墨烯及其制备方法
CN112746263B (zh) * 2020-12-23 2022-08-05 正大能源材料(大连)有限公司 一种常压化学气相沉积制备少层石墨烯膜的方法
CN112853324A (zh) * 2021-01-08 2021-05-28 杭州英希捷科技有限责任公司 一种垂直石墨烯复合导热铜箔及其制备方法
CN113243920B (zh) * 2021-05-12 2023-06-13 北京石墨烯研究院 柔性贴附皮肤电极及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102220566A (zh) * 2011-06-09 2011-10-19 无锡第六元素高科技发展有限公司 一种化学气相沉积制备单层和多层石墨烯的方法
CN107541714A (zh) * 2016-06-24 2018-01-05 北京大学 一种大尺寸石墨烯玻璃的快速生长方法
CN108726510A (zh) * 2017-04-20 2018-11-02 北京大学 一种大面积超洁净石墨烯及其宏量制备方法与其洁净度的快速评估方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10053366B2 (en) * 2012-12-12 2018-08-21 William Marsh Rice Univerisity Methods of controllably forming bernal-stacked graphene layers
KR101999564B1 (ko) * 2017-06-02 2019-07-12 재단법인 나노기반소프트일렉트로닉스연구단 구리박막/니켈박막 적층체를 이용한 화학기상증착에 의한 층수가 제어된 그래핀 합성 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102220566A (zh) * 2011-06-09 2011-10-19 无锡第六元素高科技发展有限公司 一种化学气相沉积制备单层和多层石墨烯的方法
CN107541714A (zh) * 2016-06-24 2018-01-05 北京大学 一种大尺寸石墨烯玻璃的快速生长方法
CN108726510A (zh) * 2017-04-20 2018-11-02 北京大学 一种大面积超洁净石墨烯及其宏量制备方法与其洁净度的快速评估方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Ultrafast epitaxial growth of metre-sized single-crystal graphene on industrial Cu foil";Xiaozhi Xu 等;《Science Bulletin》;20170711;第62卷;第1074-1080页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110205603A (zh) 2019-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110205603B (zh) 多层石墨烯及其制备方法
CN104928649A (zh) 局域供碳装置及局域供碳制备晶圆级石墨烯单晶的方法
KR101626181B1 (ko) 그라핀 필름의 제어된 성장 방법
CN106929828B (zh) 一种用于微波等离子体化学气相沉积法制备金刚石膜的基片台
CN104412362A (zh) 碳化硅外延晶片及其制备方法
CN109179388B (zh) 一种一氧化碳制备石墨烯的方法
CN110699749A (zh) 一种制备大面积连续单层单晶石墨烯薄膜的方法
CN103613094A (zh) 一种同时制备石墨烯和多孔非晶碳薄膜的方法
Tian et al. Synthesis of AAB‐stacked single‐crystal graphene/hBN/graphene trilayer van der Waals heterostructures by in situ CVD
KR101692514B1 (ko) 기재 위에 대면적, 단결정, 단일층의 h-BN 박막을 형성하는 방법 및 그로부터 제조된 h-BN 박막 적층체
JP5909082B2 (ja) グラフェン製造用銅箔及びグラフェンの製造方法
CN109573991B (zh) 一种利用复合金属模板制备阵点厚度不同石墨烯阵列的方法
KR101577991B1 (ko) 중첩을 이용한 그래핀의 제조방법 및 그를 포함하는 전자소자의 제조방법
JP2013107789A (ja) グラフェン製造用銅箔及びグラフェンの製造方法
CN107298437A (zh) 一种pvd法低温制备石墨烯的方法
KR101484770B1 (ko) 커버부재를 이용한 그래핀의 제조방법 및 그를 포함하는 전자소자의 제조방법
KR101308120B1 (ko) 성장 방향이 제어된 그래핀의 제조 방법
CN113213774B (zh) 石墨烯玻璃及其制备方法
CN102534544A (zh) 纳米碳管复合材料及其制作方法
CN114836828B (zh) 一种大畴区石墨烯单晶的制备方法
US20240175136A1 (en) Manufacturing method for graphene film
TWI363367B (en) Composite field emission source and method of fabricating the same
CN1332268A (zh) 纳米金刚石薄膜的制备装置
CN116002672A (zh) 石墨烯晶体制备方法
WO2014128833A1 (ja) グラフェン製造用銅箔及びグラフェンの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant