The invention belongs to the technical field of the synthesis of graphene, in particular to a method for reducing the nucleation density in the process of synthesizing single crystal graphene by chemical vapor deposition. In the process of industrial synthesis of large size graphene single crystals, the nucleation density is an important factor in determining the size of single crystals. The smaller the nucleation density, the greater the size of the crystals. The present invention in the control pressure of oxygen or hydrogen atmosphere, high temperature annealing graphene metal substrate, and combined calculation of evolution simulation of carbon content in the metal surface and internal, optimizing the annealing conditions, are suitable for industrial production and standardization of low nucleation density of metal basal end.
【技术实现步骤摘要】
化学气相沉积法合成单晶石墨烯过程中降低晶核密度的方法
本专利技术属于石墨烯合成
,具体涉及化学气相沉积法合成二维石墨烯材料的方法。
技术介绍
近年来,石墨烯的研究热潮达到了前所未有的高度,其优异的电学和光学性质带来了很多潜在的应用。其中最首要的难题就是获得大尺寸的石墨烯样品。相较于大面积石墨烯多晶膜,大尺寸的单晶石墨烯拥有更为优异的性能。获得大尺寸单晶的前提,就是对晶核密度进行有效的控制。目前的CVD石墨烯晶核密度控制方法,包括以下几种:(1)在长时间的高压氢气气氛下退火处理电化学抛光的铜基底,来降低铜表面的粗糙度和去除污染物来抑制石墨烯成核;(2)采用特殊外观形状的铜基底,比如“铜pocket”,控制碳源扩散的量来减少石墨烯的成核数;(3)采用纯氩气气氛退火处理未电化学抛光、表面有氧化层的铜基底来抑制石墨烯成核。现有的氢气退火处理方法,需要长时间进行退火,效率低;现有的改变铜基底外形的方法操作性差,不利于大规模生长;现有的氩气退火处理方法,效率高,操作性也较好,但是没有更好的深入本质机理。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中的问题,深入研究控制石墨烯晶核密度的本质问题,综合分析氢气和氧气退火处理过程,提供一种实现时间短,效率高,操作性强的降低晶核密度的方法。本专利技术提供的化学气相沉积法合成单晶石墨烯过程中降低晶核密度的方法,包括以下步骤:(1)金属铜基底的前处理:将厚度为10-50μm的长方形的铜片放在磷酸溶液中进行电化学抛光,然后用去离子水洗涤5-10次,并用氮气枪吹干;然后用一只干净的玻璃棒,借助镊子,将铜片沿着宽度方向卷成两端开口的一个 ...
【技术保护点】
一种化学气相沉积法合成单晶石墨烯过程中降低晶核密度的方法,其特征在于,具体步骤为:(1)金属铜基底的前处理:将厚度为10‑50 μm的长方形铜片放在磷酸溶液中进行电化学抛光,然后用去离子水洗涤5‑10次,并用氮气枪吹干;然后用一只干净的玻璃棒,借助镊子,将铜片沿着宽度方向卷成两端开口的一个圆桶状,并以圆桶状铜基底的内表面的生长结果作为研究对象;(2)金属铜基底的退火:在化学气相沉积体系中,采用H
【技术特征摘要】
1.一种化学气相沉积法合成单晶石墨烯过程中降低晶核密度的方法,其特征在于,具体步骤为:(1)金属铜基底的前处理:将厚度为10-50μm的长方形铜片放在磷酸溶液中进行电化学抛光,然后用去离子水洗涤5-10次,并用氮气枪吹干;然后用一只干净的玻璃棒,借助镊子,将铜片沿着宽度方向卷成两端开口的一个圆桶状,并以圆桶状铜基底的内表面的生长结果作为研究对象;(2)金属铜基底的退火:在化学气相沉积体系中,采用H2退火,先把体系温度升到1000-1070℃,然后抽真空到10-30mTorr,通入500sccmH2,调节压力为0.5-1个大气压;然后将铜片移入加热炉的中心区域,进行退火处理;或者采用O2退火,先把体系抽真空到一个10-30mTorr,室温下把铜片移入加热炉的中心区域,以40-60℃/min升温到1000-1070℃,退火处理;(3...
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