The invention discloses a method for preparing graphene directly on a substrate, which includes: (1) forming a carbon source layer on the substrate for graphene growth; (2) forming a catalytic metal layer on the carbon source layer for graphene growth; (3) placing the substrate forming a carbon source layer and a catalytic metal layer in an annealing furnace and annealing graphene in an inert gas atmosphere at 500 1000 C to obtain graphene. (4) Direct preparation of graphene is achieved by reducing the substrate temperature of graphene to room temperature and removing the catalytic metal layer. The method provided by the invention has simple process flow, good quality of graphene grown on the substrate, can form graphene with larger grain boundaries, and does not need transfer steps, which is conducive to the fabrication of devices on different substrates; moreover, the method does not need the participation of gas carbon sources, simplifies the process flow, is not subject to the limitation of the substrate, and can simply and efficiently obtain high-quality graphene films. \u3002
【技术实现步骤摘要】
在衬底上直接制备石墨烯的方法
本专利技术涉及一种石墨烯的制备方法,特别涉及一种在衬底上直接制备石墨烯的方法,属于石墨烯材料制备
技术介绍
石墨烯材料是目前广泛研究的一种碳基材料,它是组成石墨晶体的基本结构单元,这种单独存在的只有一个原子厚度的二维晶体具有非常独特的电性能、导热性能和光学性质。由于避免电子传输过程中在石墨中层间的散射,电子在常温下的传输速度可达光速的1/300,远高于电子在一般导体中的传输速度。石墨烯在光、电领域的应用都是基于大面积、层数可控的石墨烯薄膜的基础上的。但是可控合成具有特定形貌的石墨烯材料问题仍旧没有得到解决。基于此,石墨烯的研究仍停留在基础研究领域,距离大规模的应用仍有一段距离。目前发展的常规的石墨烯制备方法有:微机械剥离、热解碳化硅(SiC)、在过渡金属及重金属上的化学气相沉积(CVD)以及化学插层氧化法。其中CVD方法是宏量制备较高质量石墨烯的最可靠的方法。目前CVD方法主要在过渡金属上制备石墨烯,石墨烯生长完成以后为了满足不同的应用需求需要将制备的石墨烯转移到相应的绝缘衬底上,石墨烯的转移过程本身是一个复杂且高成本的过程,这对于大规模量产是非常不利的;同时在转移过程中缺陷及杂质引入不可避免,这大大降低了石墨烯质量。为提高石墨烯质量及降低生产成本,直接在绝缘衬底上生长石墨烯避免转移过程是可能的解决方案之一。目前直接在绝缘衬底上生长石墨烯的方法还是基于化学气相沉积法(CVD),由于缺乏相应的催化层,直接生长石墨烯的质量都较差,且晶界较小,不适用于后期石墨烯器件制作。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种在衬底上 ...
【技术保护点】
1.一种在衬底上直接制备石墨烯的方法,其特征在于包括如下步骤:(1)在衬底上设置用以生长石墨烯的碳源层;(2)在碳源层上形成用以催化石墨烯生长的催化金属层;(3)将形成有碳源层和催化金属层的衬底置于惰性气体气氛中,于500℃‑1000℃进行退火处理,获得石墨烯;(4)将生长有石墨烯的衬底温度降至室温,并除去催化金属层,从而实现石墨烯的直接制备。
【技术特征摘要】
1.一种在衬底上直接制备石墨烯的方法,其特征在于包括如下步骤:(1)在衬底上设置用以生长石墨烯的碳源层;(2)在碳源层上形成用以催化石墨烯生长的催化金属层;(3)将形成有碳源层和催化金属层的衬底置于惰性气体气氛中,于500℃-1000℃进行退火处理,获得石墨烯;(4)将生长有石墨烯的衬底温度降至室温,并除去催化金属层,从而实现石墨烯的直接制备。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于包括:至少以电子束蒸发、磁控溅射、自组装中的任意一种生长方式在衬底上形成碳源层。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述碳源层包括薄碳层;和/或,所述碳源层的厚度为1-100nm。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述催化金属层选自具有溶碳能力的金属。5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述金属包括Ni、C...
【专利技术属性】
技术研发人员:张学敏,于国浩,曾春红,付思齐,张宝顺,
申请(专利权)人:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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