一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的制备方法技术

一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的制备方法，属于薄膜石墨烯材料技术领域。本发明专利技术在氩气的气氛下，对铜箔进行加热，当加热至所需温度时，氩气停止，然后维持铜箔温度，通入氢气，并通过控制氢气流量，使铜箔表面的多晶结构转变为单晶结构。在制备过程中，通过控制通入甲烷的持续时间来调控单晶石墨烯的尺寸，且制得的单晶石墨烯呈长方形，并在单晶生长过程中，这形貌一直保持。本发明专利技术通过将铜箔剪切成矩形膜片，矩形膜片折叠成封闭的矩形盒子，矩形盒子的内部提供了准静态的环境，便于单晶石墨烯的均匀且匀速生长。

A Method for Preparing Millimeter-Grade Rectangular Monolayer Graphene

The invention relates to a preparation method of millimeter rectangular monolayer single crystal graphene, belonging to the technical field of thin film graphene materials. The copper foil is heated in an argon atmosphere. When heated to the required temperature, the argon stops, then the temperature of the copper foil is maintained and hydrogen is introduced. By controlling the flow rate of hydrogen, the polycrystalline structure on the surface of the copper foil is transformed into a single crystal structure. In the process of preparation, the size of single crystal graphene is regulated by controlling the duration of methane entrance. The single crystal graphene is rectangular, and the morphology is maintained during the growth of single crystal. By shearing copper foil into rectangular diaphragm, the rectangular diaphragm is folded into a closed rectangular box. The inner part of the rectangular box provides a quasi-static environment for the uniform and uniform growth of single crystal graphene.

【技术实现步骤摘要】
一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的制备方法
本专利技术属于薄膜石墨烯材料的制备
，具体是涉及一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的制备方法。
技术介绍
石墨烯是碳原子通过SP2杂化形成的具有蜂窝结构的二维材料。这种材料具有优异的导电、传热、透光及柔韧属性，因而广泛应用于以光电器件为典型的众多应用领域。我国目前在石墨烯粉体材料生产、超级电容器、锂离子电池、导电油墨、防腐涂料、散热、透明电极等领域的研究和投入较多。但对于石墨烯在高端信息领域，包括石墨烯射频器件、石墨烯光电器件、石墨烯集成电路芯片、石墨烯光电集成芯片等领域的研究和投入较少。石墨烯大单晶的可控生长技术仍不完善也是制约这一领域发展的重要原因。因此，实现石墨烯大单晶的可控制备是实现其在集成芯片等高端信息领域应用的前提。化学气相沉积(CVD)是制备单晶石墨烯的主要方法。该方法通常以甲烷为碳的前驱体，在高温以及催化基底(通常为铜箔)的辅助下使甲烷分解为游离的碳原子，碳原子在催化基底表面上沉积形成石墨烯。单晶石墨烯的最终尺寸通常由单晶的成核密度决定。单晶石墨烯的成核密度由催化基底的结晶性、表面属性以及石墨烯的生长条件等因素共同决定。出于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤为：(1)铜箔的预处理：用剪刀将铜箔剪切成所需尺寸的矩形膜片，将其折叠成封闭的矩形盒子后装载到石英管中，然后将石英管置于CVD反应腔体中，CVD反应腔体抽至0.05Pa以下的近似真空状态；(2)铜箔的升温：向CVD反应腔体中持续通入300sccm氩气，并在氩气的气氛下，对CVD反应腔体进行加热，使铜箔在1h内由室温加热到1030℃‑1050℃；(3)铜箔的退火：维持铜箔1030℃‑1050℃的温度，停止通入氩气，向CVD反应腔体中持续通入100sccm氢气，并在氢气的气氛下，进行铜箔的退火处理，退火处理时间为1h，铜箔...

【技术特征摘要】
1.一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤为：(1)铜箔的预处理：用剪刀将铜箔剪切成所需尺寸的矩形膜片，将其折叠成封闭的矩形盒子后装载到石英管中，然后将石英管置于CVD反应腔体中，CVD反应腔体抽至0.05Pa以下的近似真空状态；(2)铜箔的升温：向CVD反应腔体中持续通入300sccm氩气，并在氩气的气氛下，对CVD反应腔体进行加热，使铜箔在1h内由室温加热到1030℃-1050℃；(3)铜箔的退火：维持铜箔1030℃-1050℃的温度，停止通入氩气，向CVD反应腔体中持续通入100sccm氢气，并在氢气的气氛下，进行铜箔的退火处理，退火处理时间为1h，铜箔表面由多晶结构转变为晶面为(100)取向的单晶结构；(4)石墨烯的生长：铜箔退火处理后，继续维持铜箔1030℃-1050℃的温度，向CVD反应腔体中同步持续通入800sccm氩气、100sccm氢气、0.06sccm氧气和0.5sccm甲烷，利用高温下甲烷在铜箔表面的催化裂解，在矩形盒子的内壁上生长形成大尺寸的单层单晶石墨烯；(5)石墨烯的降温：石墨烯生长结束后，停止通入甲烷，停止加热，在氩气、氢气和氧气的气氛下，将单层单晶石墨烯自然降温至室温。2.根据权利要求1所述一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦卫东，施碧云，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33