一种降低石墨烯晶片形核密度的方法技术

本发明专利技术是一种降低石墨烯晶片形核密度的方法，该方法的步骤是首先对铜箔表面进行抛光和氧化预处理，然后在处理后的铜箔表面制备石墨烯晶片。本发明专利技术提出了新的降低石墨烯晶片形核密度的方法，简便易行、效果好。同时，在本方法的基础上可探究铜基底的粗糙度及氧化程度对石墨烯晶片形核密度的影响，以便进一步增加石墨烯晶片的尺寸，提高石墨烯薄膜的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种降低石墨烯晶片形核密度的方法
本专利技术是一种降低石墨烯晶片形核密度的方法，属于碳纳米材料合成领域。
技术介绍
石墨烯薄膜是由多个晶片生长联合形成的多晶薄结构。大量晶界和旋转错配的存在限制了电子在材料中的高效传输，同时也降低了材料的力学性能。因此，增大晶片的尺寸能够极大提升石墨烯材料的电学、力学等性能，有利于拓展其在电子器件、复合材料等领域的应用。从晶片的形核和生长机理出发，大尺寸石墨烯晶片的制备需要晶片具有较低的形核密度。目前通过化学气相沉积法降低石墨烯晶片形核密度的方法主要有以下几种：①降低铜基底表面的污染物和粗糙度。该方法主要通过对基底电化学抛光、长时间氢气高温退火、熔融铜基底等方法实现。②控制气态碳源在基底处的浓度。该方法常用的方法有折叠铜信封、铜箔堆叠、将基底放入与进气方向相反的石英套管等影响碳源的扩散。③在铜基底表面形成含氧钝化层，如用含微量氧的氩气对基底退火、体系中通入少量氧、基底在空气中加热、水蒸气处理等途径。该方法不仅能够降低形核密度，还能够降低气态碳源裂解所需的能量，提高晶片的生长速度。现有的降低铜基底表面污染物和粗糙度的方法、以及控制基底表面气态碳源浓度的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低石墨烯晶片形核密度的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、对铜箔表面进行抛光和氧化预处理：1.1抛光液的配制：选择醋酸体系的电化学抛光溶液；1.2样品前处理：将铜箔置于重量百分比浓度为5％的盐酸水溶液中超声清洗5～10min，然后用去离子水清洗，再置于异丙醇或挥发性有机溶剂中超声清洗5～10min，最后用冷风吹干；1.3电化学抛光和氧化：采用三电极循环伏安法对铜箔表面进行同步抛光和氧化；1.4样品清洗：将经电化学抛光和氧化处理后的铜箔取出立即放于去离子水中清洗，然后放于异丙醇中清洗，干燥；步骤二、在处理后的铜箔表面制备石墨烯晶片：2.1铜箔放置于石英舟上，置于管式炉中心区域，...

【技术特征摘要】
1.一种降低石墨烯晶片形核密度的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、对铜箔表面进行抛光和氧化预处理：1.1抛光液的配制：选择醋酸体系的电化学抛光溶液；1.2样品前处理：将铜箔置于重量百分比浓度为5％的盐酸水溶液中超声清洗5～10min，然后用去离子水清洗，再置于异丙醇或挥发性有机溶剂中超声清洗5～10min，最后用冷风吹干；1.3电化学抛光和氧化：采用三电极循环伏安法对铜箔表面进行同步抛光和氧化；1.4样品清洗：将经电化学抛光和氧化处理后的铜箔取出立即放于去离子水中清洗，然后放于异丙醇中清洗，干燥；步骤二、在处理后的铜箔表面制备石墨烯晶片：2.1铜箔放置于石英舟上，置于管式炉中心区域，通入流量为200～500sccm的氩气10～20min，之后将体系进行升温；2.2温度升至950～1050℃时，通入流量为10～50sccm的H2，保温0～2h；2.3保温结束后在体系中通入浓度为0.1％～100％的CH4/Ar混合气，流量为0.5～20sccm，反应时间为10～120m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张儒静，何利民，许振华，李娜，汤智慧，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11