TWI658018B - 用於石墨烯生長之玻璃陶瓷基板 - Google Patents

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Abstract

一種用於合成石墨烯的絕緣玻璃陶瓷基板，包括分離的、結晶的、能夠催化石墨烯生長的奈米相金屬區域。該奈米相區域可以藉由熱處理含有相應金屬氧化物的玻璃陶瓷基板來形成。在改質的玻璃陶瓷基板上以真空化學氣相沉積(CVD)製程從烴前驅物製備單層和雙層的石墨烯。塗佈石墨烯的玻璃陶瓷基板是導電的。

Description

用於石墨烯生長之玻璃陶瓷基板 【相關申請案的交叉引用】
本專利申請案依據專利法主張於2013年10月23日提出申請的美國專利申請案序號第14/061,342號的優先權權益，該申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
本揭示大體而言係關於形成石墨烯的方法，更具體言之係關於用以合成石墨烯的玻璃陶瓷基板。
石墨烯是碳的二維同素異形體。石墨烯的結構包括sp2混成碳原子構成的單平面片，該等碳原子排列於緊密堆積的蜂巢陣列中。石墨烯中的碳-碳鍵長為約0.142nm。將石墨烯單層的示意圖圖示於第1圖。
在本質上，石墨烯是石墨的孤立原子平面。作為2維的結晶材料，石墨烯具有獨特的性質，包括高的本質流動性(200,000cm2V-1s-1)、楊氏模數(~1,100GPa)、斷裂強度(42Nm-1)、破碎強度(~125GPa)、導熱率(~5000Wm-1K-1)、表面積(2,630m2g-1)、以及~97%的光透射率。有了這樣顯 著的性質，石墨烯具有範圍從奈米機電共振器和高性能場效電晶體到清潔能源裝置、感測器及抗菌產品的各式各樣潛在應用。
石墨烯最早是經由機械剝離高度定向的熱解石墨(HOPG)來分離。現今眾所周知的是，每當石墨被磨損時即會產生石墨烯片的微小碎片，例如當使用鉛筆畫畫時。也可以藉由在低壓(~10-6托)下將碳源(例如碳化矽)加熱到高溫(>1100℃)而將碳源還原成石墨烯來經由碳離析獲得石墨烯。
缺乏大規模的合成路徑來以低成本生產高品質的石墨烯已大大地阻礙了石墨烯的增殖。因此，開發用於形成大面積石墨烯的經濟性方法將是有利的。
依據本揭示的實施例，用於石墨烯生長的基板包含玻璃陶瓷主體及位於該玻璃陶瓷主體之表面上的複數個奈米相金屬島。該等金屬島可以在CVD製程中催化石墨烯生長。一種用於形成石墨烯的方法包含使玻璃陶瓷基板的表面曝露於碳前驅物。
結果可以是塗佈石墨烯的基板，該基板包含玻璃陶瓷主體、位於該玻璃陶瓷主體之表面上的複數個奈米相金屬島、以及位於該等金屬島上的石墨烯層。在實施例中，該基板在石墨烯形成之前是絕緣的，但在石墨烯形成之後該基板是導電的。
在以下的實施方式中將提出本揭示之標的物的其它 特徵與優點，而且對於本技術領域中具有通常知識者而言，從該實施方式有部分將是顯而易見的，或者可藉由實施本文中描述的本揭示之標的物(包括以下的實施方式、申請專利範圍、以及附圖)而理解。
瞭解到的是，前面的一般性描述與以下的實施方式二者皆呈現本揭示之標的物的實施例，並且意圖提供用於瞭解如所主張的本揭示標的物之本質與特性的概述或架構。附圖係被涵括，以提供對本揭示之標的物的進一步瞭解，而且將附圖併入並構成本說明書的一部分。圖式說明本揭示之標的物的各種實施例，並與描述一起用來解釋本揭示之標的物的原理與操作。此外，圖式和描述之意僅為說明性的，並且無意以任何方式限制申請專利範圍之範圍。
200‧‧‧玻璃陶瓷基板
202‧‧‧金屬氧化物顆粒
204‧‧‧金屬奈米顆粒
206‧‧‧碳
210‧‧‧石墨烯
當結合以下的圖式來閱讀時可以最好地瞭解以下本揭示之具體實施例的實施方式，其中使用相同的元件符號來表示相同的結構，而且其中：第1圖為圖示石墨烯結構的示意圖；第2圖為依據實施例的石墨烯形成方法之圖式；第3圖為玻璃陶瓷基板：(a)初製備的、(b)在空氣中加熱之後的、以及(c)在空氣中然後在氫氣中加熱之後的之掠射角x射線繞射數據；第4a圖和第4d圖為包含奈米尺度鎳島的LAS玻璃陶瓷基板之SEM顯微照片，並且第4b圖和第4c圖為形成在第4a圖基板上的石墨烯之SEM顯微照片； 第5a圖和第5b圖為石墨烯生長之後的玻璃陶瓷基板之背散射SEM顯微照片及相應的能量分散x射線(EDX)光譜；第6a圖至第6f圖圖示形成在玻璃陶瓷基板上的石墨烯之拉曼光譜及相應的拉曼光譜衍生圖；第7圖為形成在玻璃陶瓷基板上的石墨烯之(a)SEM顯微照片及(b)相應的拉曼光譜圖；第8圖圖示(a-b)局部形成在玻璃陶瓷基板上的石墨烯之SEM顯微照片、(c)相關的拉曼光譜、及(d)相應的拉曼光譜圖；以及第9圖圖示形成在玻璃陶瓷基板上的石墨烯之(a-b)SEM顯微照片、(c)EDX光譜、(d)拉曼光譜、及(e)相應的拉曼光譜圖。
現在將更詳細地參照本揭示之標的物的各個實施例，其中的一些實施例被圖示於附圖中。圖式從頭至尾將使用相同的元件符號來指稱相同或相似的部件。
用於石墨烯生長的基板包含玻璃陶瓷主體、以及位於該主體之表面上的多個奈米相金屬島。在用於形成石墨烯的化學氣相沉積製程中，金屬島催化石墨烯的生長。金屬島是藉由相應金屬氧化物島的熱還原所形成，該相應金屬氧化物島是在例如玻璃陶瓷的結晶過程中藉由熱引發的擴散所形成的。單層和雙層的石墨烯可以經由烴前驅物的催化分解而形成在基板上。
所揭示的石墨烯合成使用絕緣(玻璃陶瓷)基板。適當的玻璃陶瓷包括鋰鋁矽酸鹽(LAS)材料，例如鋰輝石材料。將示例性的LAS組成總結於表1。
玻璃陶瓷基板包括非形成玻璃的、非改質玻璃的金屬，例如鎳或鈷，鎳或鈷作為相應的氧化物被摻入玻璃陶瓷中，並在熱處理期間離析以在玻璃陶瓷的表面上形成金屬氧化物的島，該金屬氧化物例如氧化鎳(例如NiO)或氧化鈷(例如Co3O4)。包含氧化鎳的玻璃陶瓷組成物包括至少1莫耳%的NiO(例如1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%或5莫耳%的NiO)。包含氧化鈷的玻璃陶瓷組成物包含至少0.33莫耳%的NiO(例如0.33莫耳%、0.66莫耳%、1莫耳%、1.33莫耳%、1.66莫耳%或2莫耳%的Co3O4)。其它能夠形成可被摻入玻璃陶瓷的表面奈米顆粒的金屬包括Cu、Pt、Au、Rd、Ru、Ir及Fe。若使用的話，0.5莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%或5莫耳%的相應金屬氧化物可被摻入玻璃 陶瓷中。在實施例中，兩種或更多種這樣的金屬可被摻入玻璃陶瓷中。
將用於形成玻璃陶瓷基板的原料熔化然後驟冷以形成玻璃。將玻璃加熱以誘導微晶的成核和生長，並形成玻璃陶瓷。可以將原料熔化以在1500℃或更高的溫度下(例如1500℃、1550℃、1600℃、1650℃或1700℃)形成玻璃。將驟冷的玻璃在氧(例如空氣、氧氣、或含氧氣體)存在下加熱到結晶溫度。用以形成玻璃陶瓷的適當結晶溫度是800℃或更高(例如800℃、900℃、1000℃或1100℃)。在實施例中，結晶溫度可對應石墨烯的生長溫度。在陶瓷化過程中，諸如鎳或鈷的金屬會在自身的氧化還原電位影響之下遷移到玻璃陶瓷的表面，以在玻璃陶瓷的表面上形成金屬氧化物顆粒。
可以藉由在還原環境中熱處理玻璃陶瓷而從金屬氧化物島形成分離的金屬島。例如，鎳金屬島是經由NiO還原所形成，並且鈷金屬島是經由Co3O4還原所形成。雖然金屬島個別是導電的，但玻璃陶瓷的表面是不導電的，因此玻璃陶瓷基板是不導電的，因為在實施例中金屬島並未相互連接。
可以使用CVD石墨烯生長製程在玻璃陶瓷基板上形成石墨烯層。CVD生長石墨烯可以藉由在真空或在大氣壓力下、在升高的溫度下使含金屬島的玻璃陶瓷表面曝露於諸如C2H2、CH4或其它烴類的碳前驅物及諸如H2的還原劑來進行。石墨烯形成溫度可以是至少800℃，例如至少900℃。
在CVD條件下，金屬(例如Ni或Co)島可以催化 石墨烯形成。高溫的石墨烯生長條件可以誘導玻璃陶瓷表面上的金屬奈米顆粒遷移及/或再結晶，特別是在碳源部分分解所產生的碳原子及/或烴物種存在下。除了催化石墨烯形成之外，金屬島的表面移動性可以促進石墨烯域聚結，導致石墨烯膜覆蓋所有的或大致上整個玻璃陶瓷表面，包括金屬顆粒。結果，在實施例中，塗佈石墨烯的玻璃陶瓷基板是導電的。
將圖示玻璃陶瓷基板上的石墨烯生長機制之示意圖圖示於第2圖。在母玻璃的結晶熱處理期間，金屬氧化物顆粒202形成在玻璃陶瓷基板200的表面上，金屬氧化物顆粒202隨後在玻璃陶瓷基板200的表面上被還原成元素的金屬奈米顆粒204。在CVD製程中使碳前驅物(例如C2H2)在還原條件下(例如1000℃的H2)曝露於含奈米顆粒的玻璃陶瓷表面，其中碳前驅物分解而形成下落在玻璃陶瓷表面上和金屬顆粒上的元素碳。碳前驅物的分解和石墨烯的形成可以被金屬催化。
在實施例中，碳原子可以在奈米顆粒上和玻璃陶瓷表面上聚結形成石墨烯。入射到形成的石墨烯域時，碳可以擴散進入金屬島。例如，碳原子可以擴散進入金屬顆粒，以形成具有溶解在其中的碳206的金屬顆粒，碳206本身可以在玻璃陶瓷表面上再結晶及/或遷移。在玻璃陶瓷基板的冷卻期間，碳在金屬奈米顆粒中的溶解度極限降低，而且碳原子可以被從金屬奈米顆粒排出並形成石墨烯210。
在各種實施例中，可以最佳化玻璃陶瓷組成、金屬 島組成、基板形態包括表面粗糙度、過渡金屬還原、以及石墨烯生長條件中之一者或更多者，以形成適用於不同應用的、塗佈石墨烯的基板。該方法可被用於形成大規模、高品質(低缺陷)的石墨烯。
塗佈石墨烯的基板可以是導電的。導電性係歸因於連續的導電石墨烯層，而不是下方的玻璃陶瓷或奈米尺度金屬顆粒。
玻璃陶瓷基板可以是平面的或有形狀的。玻璃陶瓷基板可以具有光滑的或粗糙的表面，或可以含有表面圖案或浮雕結構。示例性的玻璃陶瓷基板是蜂巢基板。使用這樣的基板，可以在至少一些通道內(例如在通道壁上)形成石墨烯。
本文使用的蜂巢結構是具有複數個平行小室通道的多孔獨塊主體，該等平行小室通道係由從上游端到下游端貫穿主體的固體或多孔通道壁所界定。小室通道的幾何形狀沒有特別的限制，而且可以包括例如正方形、三角形、矩形、六邊形、八邊形、圓形、橢圓形、狹縫、或這些或類似形狀的任意組合。
蜂巢的通道密度範圍可以從每平方英吋6個小室(6cpsi)至1200、1600或甚至2000cpsi。通道之間的壁厚範圍可以從0.001英吋至0.200英吋，例如0.02英吋至0.08英吋，例如0.050英吋。
蜂巢獨塊的直徑範圍可以例如從約1英吋至約30英吋，例如從3英吋至15英吋。該獨塊的主體長度範圍可以從 0.2英吋至100英吋，例如0.5至20英吋。
實例
實例1. 含Ni玻璃陶瓷上的單/雙層石墨烯生長
將具有表1(實例1)總結的組成的玻璃陶瓷基板在空氣中、在750℃進行熱處理2小時，接著在850℃進行4小時。然後將樣品在環境壓力下、在450℃下、在H2中加熱5小時。
將來自(a)初製備的、(b)在空氣中加熱之後的、以及(c)在氫氣中加熱之後的玻璃陶瓷之表面的掠射角x射線繞射(XRD)數據圖示於第3圖。
在氧化之後出現表示NiO的反射，而且在H2還原之後觀察到表示金屬Ni的反射。在第3c圖中，位於44.35°和51.33°的峰分別對應面心立方的Ni(111)和Ni(200)。
將表面上呈現50-100nm Ni奈米顆粒的玻璃陶瓷表面之掃描電子顯微鏡(SEM)顯微照片圖示於第4a圖。金屬奈米顆粒包含複數個分離的島。表面導電性量測顯示樣品是不導電的。
將包含金屬鎳島的玻璃陶瓷基板裝入CVD反應器中。在1000℃和5x10-4托下、在H2中進行初始熱處理1小時，以從系統中去除氧或任何的氧化試劑。
在5x10-4托下、在1000℃使用C2H2和H2(C2H2：H2=2：1)進行CVD生長1小時。在升溫曝露之後，在CVD氣體混合物存在下將CVD腔室冷卻到25℃。
將石墨烯膜的形態圖示於第4b圖。顯而易見的是， 石墨烯不僅形成在Ni顆粒的頂部上，而且也橋接了顆粒之間的間隙。石墨烯形成後的片電阻是3.4-13.2kΩ/平方，這與幾乎連續的、沉積在玻璃陶瓷表面上的石墨烯膜是一致的。
將石墨烯沉積後的背散射電子圖像圖示於第4c圖。背散射圖像對原子序是高度敏感的，因此可提供元素解析。第4c圖圖示石墨烯膜下方的Ni顆粒之形態。
與第4a圖相比，第4c圖圖示在石墨烯的CVD之後Ni顆粒的大小明顯增大及形狀的變化。這與石墨烯生長期間Ni島的表面遷移一致。
在相關的(對照)實驗中，第4d圖圖示類CVD製程(與CVD沉積製程相同的熱條件，但未將任何烴引入腔室)對鎳顆粒的影響。第4d圖中繪示的結果與Ni和碳源分子或碳原子的動態相互作用有助於鎳島在玻璃陶瓷表面上遷移的結論一致。
第5a圖和第5b圖為圖示石墨烯生長之後的分離鎳奈米顆粒之進一步背散射SEM圖像。對應第5a圖中區域1-4的能量分散x射線光譜(EDX)清楚圖示出富含鎳的亮對比區，而鎳顆粒之間的暗對比區是LAS玻璃陶瓷。第5b圖中的區域(b-d)每個都含有碳。
使用拉曼光譜來特徵化石墨烯。可觀察到的拉曼帶包括缺陷帶(D帶)、與sp2碳的平面內振動相關的帶(G帶)、以及堆疊順序(2D或G’帶)。對於單層石墨烯來說，G帶位於~1580cm-1，而尖銳和對稱的2D帶位於~2700cm-1。當石墨烯厚度增加時2D帶變得更寬並偏移到藍色。
典型的單層石墨烯是(i)約0.5的G/2D強度比；及(ii)以~2700cm-1為中心的對稱2D峰並且在半最大值具有~33cm-1的全寬。隨著石墨烯層的數量增加，觀察到2D帶的相對強度明顯下降，這導致G/2D比提高。隨著石墨烯層的厚度增加，2D峰變得越來越不對稱。對於超過5個石墨烯層來說，拉曼光譜難以與大塊石墨區別。
藉由微拉曼光譜確認經由CVD生長而在玻璃陶瓷基板上形成的石墨烯。在Renishaw共焦拉曼光譜儀上使用514nm的雷射波長、100X、點尺寸~0.5um、掃描面積30um x 30um以1um/步量測拉曼光譜。將圖示D、G及2D帶的拉曼光譜圖示於第6a圖。
小於1的G/2D強度比被視為是單層石墨烯的特徵，而大於1的G/2D強度比是雙層或複數個石墨烯層特有的。
第6a圖的上跡線圖示單層石墨烯的典型拉曼特徵。G帶在1581cm-1，並且單一、尖銳、對稱的2D帶在2706cm-1。2D帶的FWHM為約30cm-1，並且G/2D比為0.39。
第6a圖的下跡線圖示雙層石墨烯的典型拉曼特徵。2D FWHM為約34cm-1，並且G/2D比為1.09。
可以使用G帶和2D帶強度(以及它們的比)來產生給定區域的拉曼圖。將這樣的拉曼圖圖示於第6b-6d圖，第6b-6d圖分別圖示G、2D及G/2D比(未提供顏色)。
還量測了D帶(~1350cm-1)的強度映射(第6e圖)。低的D/G比表示不存在顯著數量的缺陷(第6f圖)。
實例2. 在玻璃陶瓷上原位生長石墨烯而不預還原
在空氣中、在780℃加熱實例1的玻璃陶瓷基板2小時，然後在1000℃進行2小時，以形成氧化鎳。在石墨烯生長之前沒有在氫氣中進行預還原。
在C2H2/H2中、在1000℃和5x10-5托的CVD條件下未經預還原生長石墨烯。據信在CVD生長期間由於CVD生長的條件發生了氧化鎳原位還原成鎳金屬。將SEM顯微照片和拉曼光譜圖分別圖示於第7a圖和第7b圖。未提供拉曼圖的彩色圖式。
實例3. 以N2熱處理在Ni玻璃陶瓷上生長石墨烯
第8圖圖示生長在實例1玻璃陶瓷基板上的石墨烯數據，將該玻璃陶瓷基板在氮氣中、在780℃熱處理2小時，接著在1000℃進行2小時。然後在H2中、在環境壓力下、在450℃將樣品加熱5小時。在1000℃和在C2H2/H2中5x10-5托的CVD條件下以氫氣預還原之後形成了石墨烯。
如參照第8a圖和第8b圖的SEM顯微照片所見，石墨烯主要形成在局部Ni顆粒的表面上。在石墨烯生長期間原位形成了Ni顆粒。拉曼光譜(第8c圖)圖示形成在Ni顆粒上的石墨烯之G和2D峰(上面兩條曲線)。下面的曲線圖示Ni顆粒之間的表面區域只有弱的拉曼反射。在第8d圖中，大部分的G/2D比(>0.5)映射表示表面各處的石墨烯生長(和石墨烯厚度)不是均勻的。形成了單層和主要為雙層的石墨烯。實例3的基板是不導電的。
實例4. 含Co玻璃陶瓷上的石墨烯生長
在空氣中、在780℃熱處理具有表1總結的組成(實 例4)的含氧化鈷玻璃陶瓷基板2小時，接著在1000℃進行2小時。然後在H2中、在環境壓力下、在450℃將樣品加熱5小時。
在5x10-4托下、在1000℃使用C2H2和H2(C2H2：H2=2：1)進行CVD生長1小時。在升溫曝露之後，在CVD氣體混合物存在下將CVD腔室冷卻到25℃。
石墨烯形成為包覆個別鈷奈米顆粒的局部薄膜(參見第9a圖的SEM顯微照片中的箭頭)。藉由混合二次電子和背散射電子訊號，沒有偵測到明顯的對比，表示為均勻的石墨烯堆疊層(第9b圖)。第9c圖的EDX數據確認碳和鈷是樣品表面中的主要成分，這與拉曼光譜的結果一致(第9d圖和第9e圖)。在量測的樣品區上，G/2D比約為1。小的缺陷峰出現在約1348cm-1，表示石墨烯包含邊緣和紊亂的結構，這可能是玻璃陶瓷上的Co顆粒之表面粗糙所造成的結果。
在揭示的方法中，使用分離的金屬島而不是連續的金屬層來催化石墨烯的生長。一種用於形成石墨烯的方法包含使玻璃陶瓷基板的表面曝露於碳前驅物，其中該表面包含複數個奈米相金屬島。
在實施例中，裝置可以被建構在導電的、塗佈石墨烯的基板上。
除非內文以其它方式清楚指明，否則本文中使用的單數形「一」及「該」包括複數的指示對象。因此，舉例來說，提及「石墨烯層」包括具有兩個或更多個這樣的「石墨烯層」的實例，除非內文以其它方式清楚指明。
本文中可以將範圍表示為從「約」一個特定值，及/或至「約」另一個特定值。當表達這樣的範圍時，實例包括從該一個特定值及/或至其它的特定值。同樣地，當值被表達為近似值時，藉由使用先行詞「約」將瞭解的是，該特定值形成了另一個態樣。將進一步瞭解的是，每個範圍的端點無論是與另一個端點相關或是獨立於另一個端點皆是有意義的。
除非另有清楚陳述，否則絕無意圖將本文中提出的任何方法解讀為需要以特定的順序執行其步驟。因此，當方法權利要求沒有實際陳述其步驟應遵循的順序或是權利要求或描述中沒有另外具體陳述步驟被限制於特定的順序時，絕無意圖推斷出任何特定的順序。
還注意到的是，本文中的陳述提及元件「設以」或「適以」以特定的方式發揮功能。在這方面，這樣的元件係「設以」或「適以」體現特定的性質，或以特定的方式發揮功能，其中這樣的陳述相對於擬定用途的陳述為結構性的陳述。更具體來說，將本文中所提及元件「設以」或「適以」表示該元件之現存物理狀態的方式視為對該元件的結構特性之明確陳述。
雖然可以使用轉折詞「包含」來揭示特定實施例的各種特徵、元件或步驟，但應理解的是，替代的實施例，包括那些可以使用轉折詞「由......組成」或「基本上由......組成」描述的實施例亦被隱含了。因此，舉例來說，包含奈米尺度顆粒的玻璃陶瓷基板之隱含的替代實施例包括了由奈米尺度 顆粒組成的玻璃陶瓷基板之實施例以及基本上由奈米尺度顆粒組成的玻璃陶瓷基板之實施例。
對於本技術領域中具有通常知識者而言，顯而易見的是可以在不偏離本發明之精神和範疇下對本發明進行各種修改和變化。由於結合本發明之精神和本質的揭示實施例之修改、組合、次組合以及變化為本技術領域中具有通常知識者可思及的，故應將本發明解讀為包括在所附申請專利範圍及其等同物之範疇內的一切。

Claims (25)

  1. 一種用於石墨烯生長的基板，包含：一玻璃陶瓷主體；以及複數個金屬島，該複數個金屬島位於該玻璃陶瓷主體之一表面上；並且其中碳被摻入該等金屬島中。
  2. 如請求項1所述之基板，其中該玻璃陶瓷主體包含一鋰鋁矽酸鹽玻璃陶瓷。
  3. 如請求項1所述之基板，其中該等金屬島包含一選自於由Ni、Co、Cu、Pt、Au、Rd、Ru、Ir及Fe所組成之群組的元素金屬。
  4. 如請求項1所述之基板，其中該等金屬島具有一50至500nm的橫向尺寸。
  5. 如請求項1所述之基板，其中該基板為電絕緣的。
  6. 如請求項1所述之基板，其中該基板包含一玻璃陶瓷蜂巢。
  7. 一種用於石墨烯生長的基板，包含：一玻璃陶瓷主體；以及複數個金屬島，該複數個金屬島位於該玻璃陶瓷主體之一表面上；其中該等金屬島是透過熱還原多個金屬氧化物島而形成，該等金屬氧化物島是透過在該玻璃陶瓷主體結晶期間的熱引發擴散(thermally induced diffusion)而形成。
  8. 一種用於形成石墨烯的方法，包含以下步驟：使一玻璃陶瓷基板之一表面曝露於一碳前驅物，其中該表面包含複數個金屬島。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該玻璃陶瓷包含一鋰鋁矽酸鹽。
  10. 如請求項8所述之方法，其中該等金屬島包含一選自於由Ni、Co、Cu、Pt、Au、Rd、Ru、Ir及Fe所組成之群組的元素金屬。
  11. 如請求項8所述之方法，其中該等金屬島具有一50至500nm的橫向尺寸。
  12. 如請求項8所述之方法，其中該基板為電絕緣的。
  13. 如請求項8所述之方法，其中使該碳前驅物在一還原環境中曝露於該表面。
  14. 如請求項8所述之方法，其中該等金屬島是多個奈米相金屬島，該等奈米相金屬島是在使該碳前驅物曝露於該表面之前藉由在一還原環境中加熱該玻璃陶瓷基板而形成。
  15. 如請求項8所述之方法，其中該石墨烯包含一碳的單層。
  16. 如請求項8所述之方法，其中該石墨烯包含一碳的雙層。
  17. 如請求項8所述之方法，其中該石墨烯包含一大致上連續的層。
  18. 如請求項8所述之方法，其中該複數個金屬島是透過熱還原多個金屬氧化物島而形成，該等金屬氧化物島是透過在該玻璃陶瓷主體結晶期間的熱引發擴散而形成。
  19. 一種塗佈石墨烯的基板，包含：一玻璃陶瓷主體；複數個金屬島，該複數個金屬島位於該玻璃陶瓷主體之一表面上；以及一石墨烯層，該石墨烯層位於該等金屬島上。
  20. 如請求項19所述之塗佈石墨烯的基板，其中該石墨烯包含一碳的單層。
  21. 如請求項19所述之塗佈石墨烯的基板，其中該石墨烯包含一大致上連續的層。
  22. 如請求項19所述之塗佈石墨烯的基板，其中該基板為導電的。
  23. 如請求項19所述之塗佈石墨烯的基板，其中該基板包含一玻璃陶瓷蜂巢。
  24. 如請求項19所述之塗佈石墨烯的基板，其中該等金屬島是透過熱還原多個金屬氧化物島而形成，該等金屬氧化物島是透過在該玻璃陶瓷主體結晶期間的熱引發擴散而形成。
  25. 一種包含如請求項19所述之塗佈石墨烯的基板的裝置。
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