一种层数可控的石墨烯微纳结构快速制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种层数可控的石墨烯微纳结构快速制备装置，包括激光控制及聚焦单元、温度监控单元、激光光斑监测单元、真空及流量控制单元、六轴精密平移台和气浮隔振平台；所述装置采用激光辅助的化学气相沉积的方法实现石墨烯微纳结构快速制备，制备过程可对制备参数：激光功率，激光光斑大小，基底运动速度，气体流量，真空腔腔压，基底局部温度场进行精密调节与监控，从而制备出高质量石墨烯微纳结构。本发明专利技术装置通过改变制备参数，可改变所合成的石墨烯的层数，实现层数可控的石墨烯微纳结构的制备；本装置还可以通过改变聚焦光斑的大小制备出不同线宽的石墨烯微纳结构。

Rapid preparation device of graphene micro nano structure with controllable layers

The invention discloses a graphene layer controlled micro nano quick preparation device structure, including laser control and focusing unit, temperature monitoring unit, laser spot monitoring unit, vacuum and flow control unit, six axis precision translation stage and air isolation platform; the sampling device method using laser assisted chemical vapor the deposition of graphenemonolayer micro nano structure preparation, preparation process of preparation parameters: laser power, laser spot size, basal velocity, gas flow, vacuum chamber pressure, substrate temperature field of the local precise adjustment and control, so as to prepare high quality graphene micro nano structure. The device of the invention can be prepared by changing the parameters, change the synthesis of graphene layers, the graphene layer controlled micro nano structure preparation; the device can also change the focus spot size of prepared graphene micro nano structure of different width.

【技术实现步骤摘要】
一种层数可控的石墨烯微纳结构快速制备装置
本专利技术涉及一种石墨烯制备装置，尤其涉及一种层数可控的石墨烯微纳结构快速制备装置。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成蜂窝状结构的平面薄膜，是一种新型的二维材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学性能，是下一代微纳光机电器件的核心材料。目前石墨烯微纳结构的制备主要采用先合成再刻蚀话的方法，即先采用化学气相沉积法，机械剥离法，氧化还原法或外延生长法获得大面积的石墨烯，再通过光刻、反应离子束刻蚀等方法制备石墨烯微纳结构。这类方法需要使用昂贵的光刻、刻蚀设备，成本高，制程复杂，且大部分的石墨烯在刻蚀过程中被去除，效率低。激光辅助的化学气相沉积(Laser-assistedchemicalvapordeposition，L-CVD)是一种快速合成石墨烯微纳结构的有效方法，它无需退火、刻蚀等过程，可直接合成所需要的石墨烯微纳结构。但基于L-CVD的石墨烯制备方法对制备参数十分敏感，尤其对激光功率，激光光斑大小，基底运动速度，气体流量，真空腔腔压，及温度分布。微小的参数变化都可能影响所合成的石墨烯的层数或者质量。而石墨烯的层数是影响其电学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层数可控的石墨烯微纳结构快速制备装置，其特征在于，包括：激光控制及聚焦单元(1)、温度监控单元(2)、激光光斑监测单元(3)、真空及流量控制单元(4)、六轴精密平移台(5)、气浮隔振平台(6)和计算机；所述激光控制及聚焦单元(1)包括依次放置的激光器(11)、半波片(12)、激光功率计(13)、偏振分光片(14)、光束收集器(15)、光束采样器(16)、扩束镜(17)、反射镜(18)、激光快门(19)、衍射平顶光束整形元件(110)、第一二向色镜(111)和聚焦物镜(112)；所述温度监控单元(2)包括近红外温度测量仪(21)、近红外远心镜头(22)、第二二向色镜(23)和分光镜(24)；...

【技术特征摘要】
1.一种层数可控的石墨烯微纳结构快速制备装置，其特征在于，包括：激光控制及聚焦单元(1)、温度监控单元(2)、激光光斑监测单元(3)、真空及流量控制单元(4)、六轴精密平移台(5)、气浮隔振平台(6)和计算机；所述激光控制及聚焦单元(1)包括依次放置的激光器(11)、半波片(12)、激光功率计(13)、偏振分光片(14)、光束收集器(15)、光束采样器(16)、扩束镜(17)、反射镜(18)、激光快门(19)、衍射平顶光束整形元件(110)、第一二向色镜(111)和聚焦物镜(112)；所述温度监控单元(2)包括近红外温度测量仪(21)、近红外远心镜头(22)、第二二向色镜(23)和分光镜(24)；所述激光光斑监测单元(3)包括成像装置与照明装置；所述成像装置包括工业镜头(31)和相机(32)；所述照明装置包括准直透镜(33)、光纤(34)和照明光源(35)；所述真空及流量控制单元(4)包括氢气(41)、甲烷(42)、氩气(43)、氢气质量流量控制器(44)、甲烷质量流量控制器(45)、氩气质量流量控制器(46)、四通阀(47)、真空计(48)、真空腔(49)、针阀(410)、防返油阀(411)、真空泵(412)；所述六轴精密平移台(5)设置在所述气浮隔振平台(6)上；所述真空腔(49)内部固定放置有基底，其固定设置在所述六轴精密平移台(5)上，六轴精密平移台(5)与所述计算机相连，在计算机上根据所需要制备得到的石墨烯微纳结构设定好六轴精密平移台(5)的运动轨迹，使得六轴精密平移台(5)带动基底按照预设轨迹与聚焦光斑发生相对运动，在激光照射的轨迹上发生了快速的升温与降温过程，并且伴随着甲烷气体的分解，游离碳原子的溶解与析出，从而在激光照射过轨迹上可制备出石墨烯微纳结构；所述半波片(12)接收所述激光器(11)发射的激光，通过旋转角度改变激光束的偏振方向；所述偏振分光镜(14)接收所述半波片(12)的输出，将激光分成两路分别输出至所述光束采样器(16)和光束收集器(15)；所述光束采样器(16)将1％的入射光反射至激光功率计(13)；所述扩束镜(17)对所述光束采样器(16)输出的激光束进行扩束；所述扩束镜(17)输出的激光束经所述反射镜(18)反射到所述激光快门(19)；扩束后的激光束进入所述衍射平顶光束整形元件(110)进行整形为平顶激光束；所述平顶激光束经所述聚焦物镜(112)后聚焦于所述基底表面；所述基底被加热区域的热辐射经聚焦物镜(112)收集后，依次由所述第一二向色镜(111)、分光镜(24)反射后进入所述近红外远心镜头(22)，并成像于所述近红外温度测量仪(21)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张陈涛，张建寰，林坤，黄元庆，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35