JP2021178757A - グラフェンの連続製造装置及びグラフェンの連続製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非気体炭素源を用いたグラフェンの連続製造が可能なグラフェンの連続製造装置及びグラフェンの連続製造方法を提供する。【解決手段】グラフェンの連続製造装置１は、載置された基板１５を移動させるベルトコンベア１０と、ベルトコンベア１０上に載置された基板１５を還元する還元部２０と、還元部２０の下流側に設けられ、基板１５の表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源３５を供給する非気体炭素源供給部３０と、非気体炭素源供給部３０の下流側に設けられ、非気体炭素源３５を加熱して気体炭素源４５を生成する非気体炭素源加熱部４０と、非気体炭素源加熱部４０の下流側に設けられ、ベルトコンベア１０上に載置された基板１５を加熱して基板１５の表面にグラフェン７０を成膜する基板加熱部５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、グラフェンの連続製造装置及びグラフェンの連続製造方法に関する。

グラフェンの製造方法としては、例えば、気体状炭素源中において金属基板等の基板を加熱することにより、基板の表面にグラフェンを成膜する方法が知られている。従来、原料として気体状炭素源を用いるグラフェンの製造方法が知られている。しかし、近年、原料である炭素源の取り扱いの容易さの観点から、原料として非気体炭素源を用いるグラフェンの製造方法が検討されている。

なお、非気体炭素源を気体状炭素源にする温度は、通常、数十℃から百数十℃であり、一方、気体状炭素源からのグラフェン成膜のための基板の加熱温度は、通常、８００〜１０００℃程度である。

特許文献１には、銅箔の片面に非気体炭素源であるＰＭＭＡを塗布したサンプルを、カラムからホットゾーンに移動させ、ホットゾーンで加熱することにより銅箔上にグラフェン膜を成膜するグラフェン製造方法が開示されている。特許文献１のグラフェン製造方法では、非気体炭素源が塗布された比較的低温の基板を、ホットゾーンに移動させて気体状炭素源を生成しグラフェンを成膜する。

国際公開第２０１１／１１２５９８号

しかしながら、特許文献１のグラフェン製造方法は、非気体炭素源が塗布された基板をカラムからホットゾーンに移動させる際に、ＰＭＭＡ等の炭素源が気化して消失するおそれがある。また、特許文献１のグラフェン製造方法は、非気体炭素源が塗布された基板をカラムからホットゾーンに移動させるため、グラフェンの連続的な製造が困難である。例えば、特許文献１のグラフェン製造方法は、気体状炭素源の安定的な供給が困難であるため、均質なグラフェンを連続的に製造することが困難である。

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、非気体炭素源を用いたグラフェンの連続製造が可能なグラフェンの連続製造装置及びグラフェンの連続製造方法を提供することにある。

本発明の態様に係るグラフェンの連続製造装置は、載置された基板を移動させるベルトコンベアと、前記ベルトコンベア上に載置された基板を還元する還元部と、前記還元部の下流側に設けられ、前記基板の表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源を供給する非気体炭素源供給部と、前記非気体炭素源供給部の下流側に設けられ、前記非気体炭素源を加熱して気体炭素源を生成する非気体炭素源加熱部と、前記非気体炭素源加熱部の下流側に設けられ、前記ベルトコンベア上に載置された基板を加熱して前記基板の表面にグラフェンを成膜する基板加熱部と、を備える。

前記ベルトコンベア、前記還元部の還元部内空間、前記非気体炭素源加熱部の非気体炭素源加熱部内空間、及び前記基板加熱部の基板加熱部内空間は、炉管内に設けられ、前記非気体炭素源供給部は、前記炉管外から前記炉管内に非気体炭素源を供給するが好ましい。

本発明の態様に係るグラフェンの連続製造方法は、ベルトコンベア上に載置された基板を還元する還元工程と、前記還元工程の後に行われ、前記基板の表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源を供給する非気体炭素源供給工程と、前記非気体炭素源供給工程の後に行われ、前記非気体炭素源を加熱して気体炭素源を生成する非気体炭素源加熱工程と、前記非気体炭素源加熱工程の後に行われ、前記ベルトコンベア上に載置された基板を加熱して前記基板の表面にグラフェンを成膜する基板加熱工程と、を備える。

前記非気体炭素源が、フルオレン、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、トリフェニレン、クリセン、ピレン及びペンタセンからなる群より選択される１種以上の芳香族化合物；フラーレン、ＣＮＴ及びダイヤモンドライクカーボンからなる群より選択される１種以上のナノカーボン；又は、スクロース、セルロース、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル及びポリカーボネートからなる群より選択される１種以上の高分子化合物であることが好ましい。

前記非気体炭素源加熱工程の加熱温度が、３０〜４００℃であることが好ましい。

前記基板の材質が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｕ、Ｖ及びＺｒからなる群より選択される１種以上の元素、又は前記１種以上の元素を含む化合物からなることが好ましい。

前記基板加熱工程の加熱温度が、９００〜１１００℃であることが好ましい。

本発明の態様に係るグラフェンの連続製造装置は、ロール・トゥ・ロール搬送基板をロール・トゥ・ロールで搬送する搬送手段と、前記ロール・トゥ・ロール搬送基板を還元する還元部と、前記還元部の下流側に設けられ、前記ロール・トゥ・ロール搬送基板の表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源を供給する非気体炭素源供給部と、前記非気体炭素源供給部の下流側に設けられ、前記非気体炭素源を加熱して気体炭素源を生成する非気体炭素源加熱部と、前記非気体炭素源加熱部の下流側に設けられ、前記ロール・トゥ・ロール搬送基板を加熱して前記ロール・トゥ・ロール搬送基板の表面にグラフェンを成膜する基板加熱部と、を備える。

本発明の態様に係るグラフェンの連続製造方法は、ロール・トゥ・ロールで搬送されるロール・トゥ・ロール搬送基板を還元する還元工程と、前記還元工程の後に行われ、前記ロール・トゥ・ロール搬送基板の表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源を供給する非気体炭素源供給工程と、前記非気体炭素源供給工程の後に行われ、前記非気体炭素源を加熱して気体炭素源を生成する非気体炭素源加熱工程と、前記非気体炭素源加熱工程の後に行われ、前記ロール・トゥ・ロール搬送基板を加熱して前記ロール・トゥ・ロール搬送基板の表面にグラフェンを成膜する基板加熱工程と、を備える。

本発明によれば、非気体炭素源を用いたグラフェンの連続製造が可能なグラフェンの連続製造装置及びグラフェンの連続製造方法を提供することができる。

第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置を模式的に示す部分断面図である。 実施例で用いたグラフェンの簡易製造装置を模式的に示す部分断面図である。 ラマンシフトと散乱強度との関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置を模式的に示す部分断面図である。

以下、図面を用いて実施形態に係るグラフェンの連続製造装置及びグラフェンの連続製造方法について詳細に説明する。

［グラフェンの連続製造装置］
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置を模式的に示す部分断面図である。第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ａ（１）は、ベルトコンベア１０と、還元部２０と、非気体炭素源供給部３０と、非気体炭素源加熱部４０と、基板加熱部５０とを備える。

（炉管）
グラフェンの連続製造装置１Ａにおいて、ベルトコンベア１０、還元部２０の還元部内空間２３、非気体炭素源加熱部４０の非気体炭素源加熱部内空間４３及び基板加熱部５０の基板加熱部内空間５３は、炉管５内に設けられる。

ここで、炉管５とは、炉管５の壁面を介した炉管５内外の物体又は物質の流通を阻害し、かつ炉管５の壁面を介した熱の流通が可能な管状体である。炉管５は、炉管５の外部に設けられた加熱手段又は光照射手段により、炉管５内部を加熱したり光照射したりすることができるようになっている。

また、還元部内空間２３とは、還元部２０における炉管５内の空間を意味する。非気体炭素源加熱部内空間４３とは、非気体炭素源加熱部４０における炉管５内の空間を意味する。基板加熱部内空間５３とは、基板加熱部５０における炉管５内の空間を意味する。

非気体炭素源加熱部内空間４３及び基板加熱部内空間５３は、それぞれ、非気体炭素源加熱部４０及び基板加熱部５０が有する加熱手段により、加熱することができるようになっている。還元部内空間２３は、還元部２０が有する還元手段により還元処理することができるようになっている。なお、グラフェンの連続製造装置１Ａでは、還元部２０が有する還元手段は加熱手段になっている。

炉管の材質としては、例えば、石英、セラミック等が用いられる。このうち石英は、透明で赤外線を通すことから内容物の加熱が容易なため好ましい。

炉管５は、長手方向の入口側から矢印１２の方向にベルトコンベア１０及び矢印の方向に雰囲気ガス１３が導入され、長手方向の出口側から矢印１２の方向にベルトコンベア１０及び矢印の方向に雰囲気ガス１３が排出されるようになっている。

また、グラフェンの連続製造装置１Ａにおいて、非気体炭素源供給部３０は、炉管５外から炉管５内に非気体炭素源３５を供給するようになっている。

以下、ベルトコンベア１０、還元部２０、非気体炭素源供給部３０、非気体炭素源加熱部４０、及び基板加熱部５０についてさらに説明する。

（ベルトコンベア）
ベルトコンベア１０は、ベルトコンベア１０上に載置された基板１５Ａ（１５）を移動させる装置である。基板１５Ａは、基板１５のうち板状の基板である。グラフェンの連続製造装置１Ａにおいて、ベルトコンベア１０は炉管５内に配置される。

ベルトコンベア１０は、高温になる基板加熱部５０内を移動するため、１０００℃以上の耐熱性を有する材質及び構造を有する。ベルトコンベア１０としては、例えば、スチールベルトコンベア、金属製バーコンベア、セラミックチェーンコンベア等が用いられる。このうち、セラミックチェーンコンベアは、金属の不純物混入が避けられるため好ましい。

グラフェンの連続製造装置１Ａの稼働時、ベルトコンベア１０は、通常、一定速度で移動させる。

ベルトコンベア１０上に載置される基板１５Ａの材質としては、特に限定されない。基板１５Ａの材質としては、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｕ、Ｖ及びＺｒからなる群より選択される１種以上の元素、又は前記１種以上の元素を含む化合物からなる。前記１種以上の元素を含む化合物としては、例えば、酸化物が用いられる。

基板１５Ａが上記材質からなると、炭素源分解の触媒作用及び炭素の溶解作用の１種以上の作用を有するため好ましい。このうち、Ｃｕは、炭素源分解の触媒作用が大きいため好ましい。

基板１５Ａの形状としては、特に限定されないが、例えば、板状等の２次元形状、円筒状等の３次元形状が用いられる。

基板１５Ａの厚さとしては、特に限定されないが、例えば１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜４０μｍとする。基板１５Ａの厚さが、上記範囲内にあると基板全体への熱伝導が早いため好ましい。

（還元部）
還元部２０は、ベルトコンベア１０上に載置された基板１５Ａを還元するユニットである。ここで、還元とは、例えば、金属からなる基板１５Ａの表面に金属酸化物が形成されている場合において、金属酸化物を金属にするために行われる。基板１５Ａの表面の金属酸化物を還元して金属にすることにより、基板１５Ａの表面へのグラフェン７０の成膜が安定的に行われるようになる。

グラフェンの連続製造装置１Ａにおいて、還元部２０は、炉管５の外部に設けられた還元手段である還元装置２１により、還元部２０における炉管５内の空間である還元部内空間２３内を還元することができるようになっている。なお、グラフェンの連続製造装置１Ａの変形例として、炉管５の外部に還元装置２１を設けない還元部２０を備えた、図示しないグラフェンの連続製造装置としてもよい。

還元装置２１としては、例えば、還元用ヒーター、光照射還元装置等が用いられる。還元用ヒーターは基板１５Ａを加熱することにより、光照射還元装置は基板１５Ａに光照射することにより、基板１５Ａを還元する装置である。

なお、グラフェンの連続製造装置が炉管５の外部に還元装置２１を設けない還元部２０を備えるものである場合、還元部２０は、例えば、還元部内空間２３内に基板１５Ａの還元が可能な還元性物質を導入する構成にする。

上記構成により、還元部２０は、ベルトコンベア１０上に載置されベルトコンベア１０とともに還元部内空間２３内を移動する基板１５Ａ等の物体又は物質を還元することができるようになっている。

グラフェンの連続製造装置１Ａにおいて還元装置２１は、炉管５の外部、かつベルトコンベア１０が形成する平面の上下方向に配置される。これにより、還元装置２１は、ベルトコンベア１０上に載置されベルトコンベア１０とともに還元部内空間２３内を移動する基板１５Ａ等の物体又は物質を上下方向から還元することができるようになっている。

還元装置２１が還元用ヒーターである場合、還元用ヒーターは還元部内空間２３を、１０００℃以上に加熱可能な加熱手段とする。還元用ヒーターとしては、例えば、管状炉、レーザー加熱装置等が用いられる。このうち、管状炉は、広い領域を高温に維持できるため好ましい。

（非気体炭素源供給部）
非気体炭素源供給部３０は、還元部２０の下流側に設けられ、基板１５Ａの表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源３５を供給するユニットである。ここで、還元部２０の下流側とは、ベルトコンベア１０の移動方向における下流側を意味する。

また、非気体炭素源３５とは、グラフェンの原料となる炭素源であって、気体でないものを意味する。非気体炭素源３５としては、固体状炭素源、液体状炭素源等が用いられる。

なお、グラフェンの連続製造装置１Ａを用いたグラフェンの連続製造時には、非気体炭素源３５を加熱して気体炭素源４５にする。このため、グラフェンの連続製造装置１Ａの原料としてはじめから気体炭素源４５を用いることも可能である。しかし、気体炭素源４５の運搬、保存、グラフェンの連続製造装置１Ａへの安定供給等に手間がかかるおそれがある。これに対し、非気体炭素源３５は、運搬、保存、グラフェンの連続製造装置１Ａへの安定供給等が容易であるため好ましい。

非気体炭素源３５としては、炭素含有物質が用いられ、炭素含有物質である限り特に限定されない。非気体炭素源３５としては、例えば、フルオレン、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、トリフェニレン、クリセン、ピレン及びペンタセンからなる群より選択される１種以上の芳香族化合物；フラーレン、ＣＮＴ及びダイヤモンドライクカーボンからなる群より選択される１種以上のナノカーボン；又は、スクロース、セルロース、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル及びポリカーボネートからなる群より選択される１種以上の高分子化合物、が用いられる。非気体炭素源３５が上記物質からなると、グラフェンを構成する六員環を含むため、又は安全に取り扱える炭素源であるため好ましい。また、非気体炭素源３５が、フルオレンからなると、より安価で安全に取り扱えるためより好ましい。

非気体炭素源３５の形状としては、特に限定されないが、例えば、粒状、塊状、粉体状等の固体状とすることができる。

グラフェンの連続製造装置１Ａにおいて、非気体炭素源供給部３０は、炉管５外から炉管５内に非気体炭素源３５を供給するようになっている。より具体的には、非気体炭素源供給部３０は、その一部が、炉管５に穿設された孔部に挿入されることにより、炉管５外から炉管５内に非気体炭素源３５を供給するようになっている。

非気体炭素源供給部３０は、炉管５に穿設された孔部に、炉管５の周方向の気密性を保つように挿入されると、非気体炭素源３５が気化して得られた気体炭素源４５が炉管５外に漏出することが抑制されるため好ましい。

グラフェンの連続製造装置１Ａの稼働時、ベルトコンベア１０は、通常、一定速度で移動する。このため、非気体炭素源供給部３０は、炉管５内の基板１５Ａの表面又はこの表面上の空間に、一定量の非気体炭素源３５を供給できることが好ましい。非気体炭素源供給部３０が一定量の非気体炭素源３５を供給する場合、非気体炭素源３５が気化して得られた気体炭素源４５の炉管５内の濃度のばらつきが小さくなり、得られるグラフェンの品質が均一になるため好ましい。

炉管５内の基板１５Ａの表面又はこの表面上の空間に、一定量の非気体炭素源３５を供給できる非気体炭素源供給部３０としては、例えば、非気体炭素源３５を自然落下させかつ落下量を制御可能な装置が用いられる。

（非気体炭素源加熱部）
非気体炭素源加熱部４０は、非気体炭素源供給部３０の下流側に設けられ、非気体炭素源３５を加熱して気体炭素源４５を生成するユニットである。

非気体炭素源加熱部４０は、炉管５の外部に設けられた加熱手段である炭素源加熱用ヒーター４１により、非気体炭素源加熱部４０における炉管５内の空間である非気体炭素源加熱部内空間４３内を加熱することができるようになっている。

具体的には、非気体炭素源加熱部４０は、ベルトコンベア１０上に載置されベルトコンベア１０とともに非気体炭素源加熱部内空間４３内を移動する基板１５Ａ等の物体又は物質を加熱することができるようになっている。

グラフェンの連続製造装置１Ａにおいて、炭素源加熱用ヒーター４１は、炉管５の外部、かつベルトコンベア１０が形成する平面の上下方向に配置される。これにより、炭素源加熱用ヒーター４１は、ベルトコンベア１０上に載置されベルトコンベア１０とともに非気体炭素源加熱部内空間４３内を移動する基板１５Ａ等の物体又は物質を上下方向から加熱することができるようになっている。

炭素源加熱用ヒーター４１は、非気体炭素源加熱部内空間４３を、２０〜４００℃に加熱可能な加熱手段である。炭素源加熱用ヒーター４１としては、例えば、管状炉、レーザー加熱装置、リボンヒーター、マントルヒーター、ドライヤー等が用いられる。このうち、マントルヒーターは、安定な温度調節が可能であるため好ましい。

（基板加熱部）
基板加熱部５０は、非気体炭素源加熱部４０の下流側に設けられ、ベルトコンベア１０上に載置された基板１５Ａを加熱して基板１５Ａの表面にグラフェン７０を成膜するユニットである。

基板加熱部５０は、炉管５の外部に設けられた加熱手段である基板加熱用ヒーター５１により、基板加熱部５０における炉管５内の空間である基板加熱部内空間５３内を加熱することができるようになっている。

具体的には、基板加熱部５０は、ベルトコンベア１０上に載置されベルトコンベア１０とともに基板加熱部内空間５３内を移動する基板１５Ａ等の物体又は物質を加熱することができるようになっている。

グラフェンの連続製造装置１Ａにおいて、基板加熱用ヒーター５１は、炉管５の外部、かつベルトコンベア１０が形成する平面の上下方向に配置される。これにより、基板加熱用ヒーター５１は、ベルトコンベア１０上に載置されベルトコンベア１０とともに基板加熱部内空間５３内を移動する基板１５Ａ等の物体又は物質を上下方向から加熱することができるようになっている。

基板加熱用ヒーター５１は、基板加熱部内空間５３を、９００℃以上に加熱可能な加熱手段である。基板加熱用ヒーター５１としては、例えば、管状炉、レーザー加熱装置等が用いられる。このうち、管状炉は、広い領域で高温を安定して維持できるため好ましい。

第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置の作用は、下記の第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法において説明する。

［グラフェンの連続製造方法］
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法は、上記第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置を用いる製造方法である。ここで、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置とは、図１に示すグラフェンの連続製造装置１Ａと、グラフェンの連続製造装置１Ａの変形例とを含む概念である。

本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法は、還元工程と、非気体炭素源供給工程と、非気体炭素源加熱工程と、基板加熱工程とを備え、上記工程の２工程以上が同時に行われる。

本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、はじめに、炉管５内に配置され基板１５Ａが載置されたベルトコンベア１０を図１の矢印１２の方向に一定速度で移動させ、かつ矢印の方向に雰囲気ガス１３を導入する。

基板１５Ａとしては、上記の第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置で説明した基板１５Ａと同じものが用いられるため、説明を省略する。

雰囲気ガス１３としては、例えば、ＡｒとＨ_２との混合ガス；Ｈｅ、Ｎｅ、Ｎ_２等の不活性ガス等が用いられる。雰囲気ガス１３がＡｒとＨ_２との混合ガスの場合、混合ガスは、混合ガス１００体積％中にＨ_２が、通常１〜５体積％、好ましくは１〜３体積％含まれる。ＡｒとＨ_２との混合ガスにおけるＨ_２の含有量が上記範囲内にあると、グラフェンが得られやすいため、また万が一ガス漏れがあった際に水素の爆発濃度の下限以下であることから安全に取り扱えるため、好ましい。

本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、雰囲気ガス１３が導入された炉管５内を一定速度で移動するベルトコンベア１０上に基板１５Ａを載置した上で、還元工程と、非気体炭素源供給工程と、非気体炭素源加熱工程と、基板加熱工程とを行う。これにより、本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、基板１５Ａ表面へのグラフェンの連続製造が可能である。

また、本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、通常、ベルトコンベア１０上に複数個の基板１５Ａを載置する。これにより、本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、複数個の基板１５Ａ表面へのグラフェンの連続製造が可能である。ベルトコンベア１０上に載置される複数個の基板１５Ａは、同一形状同一大きさで、かつベルトコンベア１０の移動方向に対して等間隔で載置されることが好ましい。複数個の基板１５Ａがこのようにベルトコンベア１０上に載置されると、得られるグラフェンの品質のバラツキが小さくなる。

（還元工程）
還元工程は、ベルトコンベア１０上に載置された基板１５Ａを還元する工程である。還元工程は、移動するベルトコンベア１０上の基板１５Ａに対して行われる。還元工程を行うと、基板１５Ａの表面の金属酸化物を還元して金属にすることにより、基板１５Ａの表面へのグラフェン７０の成膜が安定的に行われるようになる。

具体的には、還元工程は、グラフェンの連続製造装置１Ａの還元部２０で、還元部２０における炉管５内の空間である還元部内空間２３内を還元する工程である。グラフェンの連続製造装置１Ａを用いる場合、還元部内空間２３内の還元は、還元装置２１により行われる。また、還元装置２１を備えないグラフェンの連続製造装置１Ａの変形例を用いる場合、還元工程は、還元部内空間２３内に基板１５Ａの還元が可能な還元性物質を導入する還元部２０を用いて実施される。

還元装置２１としては、例えば、還元用ヒーター、光照射還元装置等が用いられる。還元用ヒーターは基板１５Ａを加熱することにより、光照射還元装置は基板１５Ａに光照射することにより、基板１５Ａを還元する装置である。

また、還元部内空間２３内に導入される、基板１５Ａの還元が可能な還元性物質としては、例えば、Ｈ_２等が用いられる。

還元装置２１として還元用ヒーターを用いる場合、還元部内空間２３の温度を、例えば８００〜１２００℃、好ましくは９００〜１１００℃とする。

（非気体炭素源供給工程）
非気体炭素源供給工程は、還元工程の後に行われ、基板１５Ａの表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源３５を供給する工程である。

非気体炭素源供給工程は、グラフェンの連続製造装置１Ａの非気体炭素源供給部３０を用いて行われる。

非気体炭素源３５としては、上記の本実施形態に係るグラフェンの連続製造装置で説明した非気体炭素源３５と同じものが用いられるため、説明を省略する。

非気体炭素源３５が固体である場合、非気体炭素源供給工程では、図１に示すように非気体炭素源供給部３０から基板１５Ａの表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源３５が供給される。

本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、ベルトコンベア１０は、通常、一定速度で移動する。このため、非気体炭素源供給工程では、炉管５内の基板１５Ａの表面又はこの表面上の空間に、一定量の非気体炭素源３５が供給されることが好ましい。一定量の非気体炭素源３５が供給される場合、非気体炭素源３５が気化して得られた気体炭素源４５の炉管５内の濃度のばらつきが小さくなり、得られるグラフェンの品質が均一になるため好ましい。

（非気体炭素源加熱工程）
非気体炭素源加熱工程は、非気体炭素源供給工程の後に行われ、非気体炭素源３５を加熱して気体炭素源４５を生成する工程である。

非気体炭素源加熱工程は、グラフェンの連続製造装置１Ａの非気体炭素源加熱部４０を用いて行われる。

非気体炭素源加熱工程では、非気体炭素源加熱部内空間４３の加熱温度を、通常３０〜４００℃、好ましくは３０〜１２０℃、より好ましくは５０〜８０℃とする。非気体炭素源加熱部内空間４３の加熱温度が上記範囲内にあると、非気体炭素源３５からグラフェン７０の成膜に好適な状態の気体炭素源４５が生成されやすいため好ましい。非気体炭素源加熱部内空間４３の加熱温度が１２０℃を超えると、グラフェン７０の成膜が困難になりやすい。

非気体炭素源３５が固体である場合、非気体炭素源加熱工程では、ベルトコンベア１０の進行に伴って非気体炭素源３５が気化することにより、非気体炭素源３５が小さくなる。具体的には、非気体炭素源加熱工程では、ベルトコンベア１０の進行に伴って、図１に示す非気体炭素源３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃのように非気体炭素源３５が小さくなり、気体炭素源４５が生成される。

（基板加熱工程）
基板加熱工程は、非気体炭素源加熱工程の後に行われ、ベルトコンベア１０上に載置された基板１５Ａを加熱して基板１５Ａの表面にグラフェン７０を成膜する工程である。具体的には、基板加熱工程は、気体炭素源４５が基板１５Ａの表面に吸着して分解・結合することにより、基板１５Ａの表面でグラフェンを形成する工程である。

基板加熱工程は、グラフェンの連続製造装置１Ａの基板加熱部５０を用いて行われる。

基板加熱工程では、基板加熱部内空間５３の加熱温度を、通常９００〜１１００℃、好ましくは９５０〜１０５０℃とする。基板加熱部内空間５３の加熱温度が上記範囲内にあると、グラフェン７０の成膜が容易であるため好ましい。基板加熱部内空間５３の加熱温度が上記範囲外であると、グラフェン７０の成膜が困難になりやすい。

第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、移動するベルトコンベア１０に載置された基板１５に対して、還元工程と、非気体炭素源供給工程と、非気体炭素源加熱工程と、基板加熱工程とのうちの２工程以上が同時に行われる。第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、還元工程と、非気体炭素源供給工程と、非気体炭素源加熱工程と、基板加熱工程のうちの全工程が同時に行われることが好ましい。

［グラフェンの連続製造装置］
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置を模式的に示す部分断面図である。第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ｂ（１）は、搬送手段１４と、還元部２０と、非気体炭素源供給部３０と、非気体炭素源加熱部４０と、基板加熱部５０とを備える。

第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ｂは、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ａに比較して、搬送手段１４を備え、ベルトコンベア１０を備えない点で異なる。また、第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ｂは、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ａに比較して、基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂ（１５）を用いる点で異なる。

第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ｂは、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ａに比較して、搬送手段１４を備え、ベルトコンベア１０を備えず、基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる点以外は同様である。このため、グラフェンの連続製造装置１Ｂと、グラフェンの連続製造装置１Ａとの共通の部材に同一の符号を付し、構成及び作用の説明を省略又は簡略化する。

（搬送手段）
搬送手段１４は、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂをロール・トゥ・ロールで搬送するユニットである。ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂとしては、例えば、基板１５のうちロール・トゥ・ロールで搬送可能な、長尺状基板又は連結基板が用いられる。ここで、連結基板とは、複数枚の基板が基板の端部に設けられた接続部で平面方向に接続された基板を意味する。連結基板を構成する複数枚の基板は、ロール・トゥ・ロール搬送方向、基板の平面内かつロール・トゥ・ロール搬送方向に対して所定の角度を有する方向、等に接続される。「基板の平面内かつロール・トゥ・ロール搬送方向に対して所定の角度を有する方向」としては、例えば、基板の平面内かつロール・トゥ・ロール搬送方向への垂直方向が挙げられる。

複数枚の基板がロール・トゥ・ロール搬送方向に接続されると、連結基板はロール・トゥ・ロール搬送基板の長手方向に沿って接続されたものとなる。複数枚の基板が基板の平面内かつロール・トゥ・ロール搬送方向に対する垂直方向に接続されると、連結基板はロール・トゥ・ロール搬送基板の幅方向に沿って接続されたものとなる。複数枚の基板がロール・トゥ・ロール搬送方向に接続されるとともに基板の平面内かつロール・トゥ・ロール搬送方向に垂直方向に接続されると、連結基板はロール・トゥ・ロール搬送基板の長手方向及び幅方向に沿って接続されたものとなる。

ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂは、形状以外は、基板１５Ａと同様であるため説明を省略する。搬送手段１４は、例えば、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを巻き取る手段である。

（還元部）
還元部２０は、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを還元するユニットである。

還元部２０は、還元部内空間２３内を移動するロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを還元することができるようになっている。

グラフェンの連続製造装置１Ｂにおいて還元装置２１は、炉管５の外部、かつロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂが形成する平面の上下方向に配置される。これにより、還元装置２１は、還元部内空間２３内を移動するロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを上下方向から還元することができるようになっている。

還元部２０は、ベルトコンベア１０及び基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる以外は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ａの還元部２０と同様であるため、これ以上の説明を省略する。

（非気体炭素源供給部）
非気体炭素源供給部３０は、還元部２０の下流側に設けられ、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源３５を供給するユニットである。ここで、還元部２０の下流側とは、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの移動方向における下流側を意味する。

グラフェンの連続製造装置１Ｂの稼働時、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂは、通常、一定速度で移動する。

非気体炭素源供給部３０は、ベルトコンベア１０及び基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる以外は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ａの非気体炭素源供給部３０と同様であるため、これ以上の説明を省略する。

（非気体炭素源加熱部）
非気体炭素源加熱部４０は、非気体炭素源供給部３０の下流側に設けられ、非気体炭素源３５を加熱して気体炭素源４５を生成するユニットである。

非気体炭素源加熱部４０は、炉管５の外部に設けられた加熱手段である炭素源加熱用ヒーター４１により、非気体炭素源加熱部４０における炉管５内の空間である非気体炭素源加熱部内空間４３内を加熱することができるようになっている。

具体的には、非気体炭素源加熱部４０は、非気体炭素源加熱部内空間４３内を移動するロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを加熱することができるようになっている。

グラフェンの連続製造装置１Ｂにおいて、炭素源加熱用ヒーター４１は、炉管５の外部、かつロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂが形成する平面の上下方向に配置される。これにより、炭素源加熱用ヒーター４１は、非気体炭素源加熱部内空間４３内を移動するロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを上下方向から加熱することができるようになっている。

非気体炭素源加熱部４０は、ベルトコンベア１０及び基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる以外は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ａの非気体炭素源加熱部４０と同様であるため、これ以上の説明を省略する。

（基板加熱部）
基板加熱部５０は、非気体炭素源加熱部４０の下流側に設けられ、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを加熱してロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの表面にグラフェン７０を成膜するユニットである。

具体的には、基板加熱部５０は、基板加熱部内空間５３内を移動するロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを加熱することができるようになっている。

グラフェンの連続製造装置１Ｂにおいて、基板加熱用ヒーター５１は、炉管５の外部、かつロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂが形成する平面の上下方向に配置される。これにより、基板加熱用ヒーター５１は、基板加熱部内空間５３内を移動するロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを上下方向から加熱することができるようになっている。

基板加熱部５０は、ベルトコンベア１０及び基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる以外は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置１Ａの基板加熱部５０と同様であるため、これ以上の説明を省略する。

［グラフェンの連続製造方法］
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法は、上記第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置を用いる製造方法である。ここで、第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置とは、図４に示すグラフェンの連続製造装置１Ｂと、グラフェンの連続製造装置１Ｂの変形例とを含む概念である。

本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法は、還元工程と、非気体炭素源供給工程と、非気体炭素源加熱工程と、基板加熱工程とを備え、上記工程の２工程以上が同時に行われる。

第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法に比較して、ベルトコンベア１０を用いず、基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂ（１５）を用いる点で異なる。

第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法に比較して、ベルトコンベア１０を用いず、基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる点以外は同様である。このため、第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法と、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法とで同様の部分については、説明を省略又は簡略化する。

本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、はじめに、炉管５内に配置されたロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを図４の矢印１２の方向に一定速度で移動させ、かつ矢印の方向に雰囲気ガス１３を導入する。ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの移動は、搬送手段１４により行われる。

雰囲気ガス１３としては、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法とで説明した雰囲気ガス１３と同じものが用いられるため、説明を省略する。

本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、雰囲気ガス１３が導入された炉管５内を一定速度で移動するロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂに対し、還元工程と、非気体炭素源供給工程と、非気体炭素源加熱工程と、基板加熱工程とを行う。これにより、本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂ表面へのグラフェンの連続製造が可能である。

（還元工程）
還元工程は、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを還元する工程である。還元工程は、移動するロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂに対して行われる。還元工程は、ベルトコンベア１０及び基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる以外は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法の還元工程と同様であるため、これ以上の説明を省略する。

（非気体炭素源供給工程）
非気体炭素源供給工程は、還元工程の後に行われ、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源３５を供給する工程である。

本実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂは、通常、一定速度で移動する。このため、非気体炭素源供給工程では、炉管５内のロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの表面又はこの表面上の空間に、一定量の非気体炭素源３５が供給されることが好ましい。一定量の非気体炭素源３５が供給される場合、非気体炭素源３５が気化して得られた気体炭素源４５の炉管５内の濃度のばらつきが小さくなり、得られるグラフェンの品質が均一になるため好ましい。

非気体炭素源供給工程は、ベルトコンベア１０及び基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる以外は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法の非気体炭素源供給工程と同様であるため、これ以上の説明を省略する。

（非気体炭素源加熱工程）
非気体炭素源加熱工程は、非気体炭素源供給工程の後に行われ、非気体炭素源３５を加熱して気体炭素源４５を生成する工程である。

非気体炭素源３５が固体である場合、非気体炭素源加熱工程では、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの進行に伴って非気体炭素源３５が気化することにより、非気体炭素源３５が小さくなる。具体的には、非気体炭素源加熱工程では、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの進行に伴って、図４に示す非気体炭素源３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃのように非気体炭素源３５が小さくなり、気体炭素源４５が生成される。

非気体炭素源供給工程は、ベルトコンベア１０及び基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる以外は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法の非気体炭素源供給工程と同様であるため、これ以上の説明を省略する。

（基板加熱工程）
基板加熱工程は、非気体炭素源加熱工程の後に行われ、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを加熱してロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの表面にグラフェン７０を成膜する工程である。具体的には、基板加熱工程は、気体炭素源４５がロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの表面に吸着して分解・結合することにより、ロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂの表面でグラフェンを形成する工程である。

基板加熱工程は、ベルトコンベア１０及び基板１５Ａに代えてロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂを用いる以外は、第１の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法の基板加熱工程と同様であるため、これ以上の説明を省略する。

第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、移動するロール・トゥ・ロール搬送基板１５Ｂに対して、還元工程と、非気体炭素源供給工程と、非気体炭素源加熱工程と、基板加熱工程とのうちの２工程以上が同時に行われる。第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法では、還元工程と、非気体炭素源供給工程と、非気体炭素源加熱工程と、基板加熱工程のうちの全工程が同時に行われることが好ましい。

（第１及び第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置の効果）
第１及び第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造装置によれば、非気体炭素源を用いたグラフェンの連続製造が可能なグラフェンの連続製造装置を提供することができる。

（第１及び第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法の効果）
第１及び第２の実施形態に係るグラフェンの連続製造方法によれば、非気体炭素源を用いたグラフェンの連続製造が可能なグラフェンの連続製造方法を提供することができる。

以下、本実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図１に示すグラフェンの連続製造装置１Ａに代えて、図２に示す簡易なグラフェンの簡易製造装置２を用いてグラフェンの成膜試験を行った。

（グラフェンの簡易製造装置）
図２は、実施例で用いたグラフェンの簡易製造装置を模式的に示す部分断面図である。グラフェンの簡易製造装置２は、炉管５と、炉管５に巻かれたリボンヒーター４２と、炉管５を外から加熱する電気炉５２と、を備える。また、炉管５内には、移動可能な石英ボート１１が配置される。

炉管５としては、石英（ＧＥ２１４）からなり、外径３０ｍｍ、内径２６ｍｍ、長さ１０００ｍｍの炉管５を用いた。

グラフェンの簡易製造装置２の石英ボート１１は、グラフェンの連続製造装置１Ａのベルトコンベア１０に相当する。

グラフェンの簡易製造装置２のリボンヒーター４２は、グラフェンの連続製造装置１Ａの炭素源加熱用ヒーター４１に相当する。グラフェンの簡易製造装置２のリボンヒーター４２が巻かれた炉管５内の空間であるリボンヒーター内空間４４Ａは、グラフェンの連続製造装置１Ａの非気体炭素源加熱部内空間４３に相当する。

グラフェンの簡易製造装置２の電気炉５２は、グラフェンの連続製造装置１Ａの還元用ヒーターからなる還元装置２１又は基板加熱用ヒーター５１に相当する。グラフェンの簡易製造装置２の電気炉５２内が設けられた炉管５内の空間である電気炉内空間５４Ａは、グラフェンの連続製造装置１Ａの還元部内空間２３又は基板加熱部内空間５３に相当する。

なお、グラフェンの簡易製造装置２の炉管５の両端には、雰囲気ガス１３を導入するガス供給部と雰囲気ガス１３を排出する排気部とがそれぞれ接続されており、炉管５の内部が外気と混合しないような構造になっている。

グラフェンの簡易製造装置２では、炉管５内に、非気体炭素源３５を載置した石英ボート１１Ａと、基板１５Ａを載置した石英ボート１１Ｂとを用いることにより、ベルトコンベア１０を用いるグラフェンの連続製造装置１Ａでの連続製造を再現した。

具体的には、石英ボート１１Ａをリボンヒーター内空間４４Ａに配置することにより非気体炭素源３５を気化させ非気体炭素源加熱工程を再現した。また、石英ボート１１Ｂを電気炉内空間５４Ａに配置することにより、基板１５Ａを加熱還元する還元工程と、基板１５Ａ表面にグラフェンを成膜する基板加熱工程とを再現した。還元工程は、石英ボート１１Ａ上の非気体炭素源３５の気化前の工程である。基板加熱工程は、石英ボート１１Ａ上の非気体炭素源３５の気化後の工程である。

（グラフェンの成膜試験）
＜前処理＞
基板１５Ａとして、銅箔（株式会社ニラコ製、厚さ３０μｍ）を１０ｍｍ角にカットしたものを用いた。基板１５Ａは、アセトン及びエタノールで５分ずつ超音波洗浄を行い、窒素ブローで乾燥させた。

＜簡易製造装置内への石英ボートの設置＞
基板１５Ａを載置した石英ボート１１Ｂをグラフェンの簡易製造装置２の電気炉内空間５４Ａに配置した。一方、非気体炭素源３５を載置した石英ボート１１Ａをグラフェンの簡易製造装置２のリボンヒーター内空間４４Ａに配置した。非気体炭素源３５として、フルオレン０．５ｍｇを用いた。

＜還元工程＞
炉管５の中をＡｒ＋Ｈ_２（２体積％）の混合ガスで置換した後、同ガスを６９ｓｃｃｍ（大気圧）で維持した。この状態で電気炉内空間５４Ａ内の温度を１０００℃に昇温し1時間維持することで石英ボート１１Ｂ上の基板１５Ａを還元した。

＜非気体炭素源加熱工程＞
還元工程の後、リボンヒーター４２を用いてリボンヒーター内空間４４Ａを設定温度（２５℃）まで昇温し、石英ボート１１Ａ上の非気体炭素源３５（フルオレン）を５０℃で１０分間加熱した。これにより、フルオレンガス（気体炭素源４５）の生成を試みた。

＜基板加熱工程＞
非気体炭素源加熱工程の後、電気炉５２を用いて電気炉内空間５４Ａ内の温度を１０００℃に昇温し１０分間維持した。これにより、炉管５のフルオレンガスを用いて、石英ボート１１Ｂ上の基板１５Ａの表面にグラフェン７０を成膜することを試みた。基板加熱工程の終了後は、電気炉５２による加熱を停止し、急冷を行った。
銅箔からなる基板１５Ａの表面には炭素膜が成膜されていた。

［実施例２〜４］
非気体炭素源加熱工程でのリボンヒーター４２を用いたリボンヒーター内空間４４Ａの設定温度を５０℃に代えて、２５℃（実施例４）、８０℃（実施例２）又は１３０℃（実施例３）とした以外は、実施例１と同様にしてグラフェンの成膜試験を行った。
実施例２及び３において、銅箔からなる基板１５Ａの表面には炭素膜が成膜されていた。

（評価）
図３は、ラマンシフトと散乱強度との関係を示すグラフである。図３に示されるように、非気体炭素源加熱工程でのリボンヒーター４２の設定温度が５０℃（実施例１）及び８０℃（実施例２）の場合は、六員環由来のＧバンド及び２Ｄバンドのピークが検出された。このため、実施例１及び実施例２では、基板１５Ａの表面にグラフェン７０が成膜されていることが分かった。

一方、非気体炭素源加熱工程でのリボンヒーター４２の設定温度が２５℃（実施例４）の場合は、スペクトルピークが検出されなかった。このため、実施例４では、基板１５Ａの表面にグラフェン、アモルファスカーボン等の炭素膜が成膜されていないと考えられる。

また、非気体炭素源加熱工程でのリボンヒーター４２の設定温度が１３０℃（実施例３）の場合は、Ｄ、Ｇバンドのブロードなピークが検出された。このため、実施例３では、基板１５Ａの表面に、グラフェン７０でなくアモルファスカーボンが成膜されていると考えられる。

以上より、非気体炭素源加熱工程でのリボンヒーター４２の設定温度の差異に基づく気体炭素源４５（気化したフルオレン）の生成量の違いにより、基板１５Ａの表面に成膜される炭素膜の状態が大きく変わることが分かった。このため、グラフェンの成膜を安定させるためには、気体炭素源４５（気化したフルオレン）の分圧を制御することが好ましいことが分かった。

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

１、１Ａ、１Ｂ グラフェンの連続製造装置
２ グラフェンの簡易製造装置
５ 炉管
６ 石英管
１０ ベルトコンベア
１１ 石英ボート
１３ 雰囲気ガス
１４ 搬送手段
１５ 基板
１５Ａ 板状の基板
１５Ｂ ロール・トゥ・ロール搬送基板
２０ 還元部
２１ 還元装置
２３ 還元部内空間
３０ 非気体炭素源供給部
３５ 非気体炭素源
４０ 非気体炭素源加熱部
４１ 炭素源加熱用ヒーター
４２ リボンヒーター
４３ 非気体炭素源加熱部内空間
４４Ａ リボンヒーター内空間
４５ 気体炭素源
５０ 基板加熱部
５１ 基板加熱用ヒーター
５２ 電気炉
５３ 基板加熱部内空間
５４Ａ 電気炉内空間
７０ グラフェン

Claims (13)

1. 載置された基板を移動させるベルトコンベアと、
   前記ベルトコンベア上に載置された基板を還元する還元部と、
   前記還元部の下流側に設けられ、前記基板の表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源を供給する非気体炭素源供給部と、
   前記非気体炭素源供給部の下流側に設けられ、前記非気体炭素源を加熱して気体炭素源を生成する非気体炭素源加熱部と、
   前記非気体炭素源加熱部の下流側に設けられ、前記ベルトコンベア上に載置された基板を加熱して前記基板の表面にグラフェンを成膜する基板加熱部と、
   を備えるグラフェンの連続製造装置。
2. 前記ベルトコンベア、前記還元部の還元部内空間、前記非気体炭素源加熱部の非気体炭素源加熱部内空間、及び前記基板加熱部の基板加熱部内空間は、炉管内に設けられ、
   前記非気体炭素源供給部は、前記炉管外から前記炉管内に非気体炭素源を供給する請求項１に記載のグラフェンの連続製造装置。
3. ベルトコンベア上に載置された基板を還元する還元工程と、
   前記還元工程の後に行われ、前記基板の表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源を供給する非気体炭素源供給工程と、
   前記非気体炭素源供給工程の後に行われ、前記非気体炭素源を加熱して気体炭素源を生成する非気体炭素源加熱工程と、
   前記非気体炭素源加熱工程の後に行われ、前記ベルトコンベア上に載置された基板を加熱して前記基板の表面にグラフェンを成膜する基板加熱工程と、
   を備え、
   上記工程の２工程以上が同時に行われるグラフェンの連続製造方法。
4. 前記非気体炭素源が、フルオレン、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、トリフェニレン、クリセン、ピレン及びペンタセンからなる群より選択される１種以上の芳香族化合物；フラーレン、ＣＮＴ及びダイヤモンドライクカーボンからなる群より選択される１種以上のナノカーボン；又は、スクロース、セルロース、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル及びポリカーボネートからなる群より選択される１種以上の高分子化合物である請求項３に記載のグラフェンの連続製造方法。
5. 前記非気体炭素源加熱工程の加熱温度が、３０〜４００℃である請求項３又は４に記載のグラフェンの連続製造方法。
6. 前記基板の材質が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｕ、Ｖ及びＺｒからなる群より選択される１種以上の元素、又は前記１種以上の元素を含む化合物からなる請求項３から５のいずれか一項に記載のグラフェンの連続製造方法。
7. 前記基板加熱工程の加熱温度が、９００〜１１００℃である請求項３から６のいずれか一項に記載のグラフェンの連続製造方法。
8. ロール・トゥ・ロール搬送基板をロール・トゥ・ロールで搬送する搬送手段と、
   前記ロール・トゥ・ロール搬送基板を還元する還元部と、
   前記還元部の下流側に設けられ、前記ロール・トゥ・ロール搬送基板の表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源を供給する非気体炭素源供給部と、
   前記非気体炭素源供給部の下流側に設けられ、前記非気体炭素源を加熱して気体炭素源を生成する非気体炭素源加熱部と、
   前記非気体炭素源加熱部の下流側に設けられ、前記ロール・トゥ・ロール搬送基板を加熱して前記ロール・トゥ・ロール搬送基板の表面にグラフェンを成膜する基板加熱部と、
   を備えるグラフェンの連続製造装置。
9. ロール・トゥ・ロールで搬送されるロール・トゥ・ロール搬送基板を還元する還元工程と、
   前記還元工程の後に行われ、前記ロール・トゥ・ロール搬送基板の表面又はこの表面上の空間に非気体炭素源を供給する非気体炭素源供給工程と、
   前記非気体炭素源供給工程の後に行われ、前記非気体炭素源を加熱して気体炭素源を生成する非気体炭素源加熱工程と、
   前記非気体炭素源加熱工程の後に行われ、前記ロール・トゥ・ロール搬送基板を加熱して前記ロール・トゥ・ロール搬送基板の表面にグラフェンを成膜する基板加熱工程と、
   を備え、
   上記工程の２工程以上が同時に行われるグラフェンの連続製造方法。
10. 前記非気体炭素源が、フルオレン、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、トリフェニレン、クリセン、ピレン及びペンタセンからなる群より選択される１種以上の芳香族化合物；フラーレン、ＣＮＴ及びダイヤモンドライクカーボンからなる群より選択される１種以上のナノカーボン；又は、スクロース、セルロース、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル及びポリカーボネートからなる群より選択される１種以上の高分子化合物である請求項９に記載のグラフェンの連続製造方法。
11. 前記非気体炭素源加熱工程の加熱温度が、３０〜４００℃である請求項９又は１０に記載のグラフェンの連続製造方法。
12. 前記ロール・トゥ・ロール搬送基板の材質が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｕ、Ｖ及びＺｒからなる群より選択される１種以上の元素、又は前記１種以上の元素を含む化合物からなる請求項９から１１のいずれか一項に記載のグラフェンの連続製造方法。
13. 前記基板加熱工程の加熱温度が、９００〜１１００℃である請求項９から１２のいずれか一項に記載のグラフェンの連続製造方法。

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