一种高质量晶圆级石墨烯单晶的制备方法技术

本发明专利技术提供一种高质量晶圆级石墨烯单晶的制备方法，包括：将经等离子体处理后的金属箔置于反应炉中并通入惰性气氛，然后升温至退火温度后再通入氢气进行退火处理，所述金属箔为铜箔、镍箔、钼箔、钴箔中的一种；向反应炉中导入碳源，调节退火温度至石墨烯单晶的生长温度后开始石墨烯单晶的生长，待生长结束后冷却至室温；所述等离子体处理的气氛为空气、氢气、氩气、氧气、氮气中的至少一种，功率为100～150W，压力为400～500Pa，时间为1～30分钟。

A preparation method of high quality wafer grade graphene single crystal

The invention provides a preparation method of high-quality wafer grade graphene single crystal, which comprises: placing the metal foil after plasma treatment in a reaction furnace and passing it into an inert atmosphere, then heating it to the annealing temperature and then passing it into hydrogen for annealing treatment, the metal foil is one of copper foil, nickel foil, molybdenum foil and cobalt foil; introducing a carbon source into the reaction furnace and adjusting the annealing temperature to stone The growth of graphene single crystal starts after the growth temperature of graphene single crystal, and cools to room temperature after the growth; the plasma treatment atmosphere is at least one of air, hydrogen, argon, oxygen and nitrogen, with power of 100-150w, pressure of 400-500pa, and time of 1-30min.

【技术实现步骤摘要】
一种高质量晶圆级石墨烯单晶的制备方法
本专利技术涉及一种高质量晶圆级石墨烯单晶制备方法，属于石墨烯单晶领域。
技术介绍
自从2004年英国曼彻斯特大学两位科学家发现石墨烯，以及迄今人们对其研究与应用，石墨烯以其优异的性能展现出不可估量的应用前景。石墨烯独特的晶体结构赋予其新奇的性质，如高热导性、高机械强度，高迁移率，高透光性等。尽管石墨烯在诸多领域具有很大的潜在应用，可是在研究如何制备出高质量、大尺寸石墨烯单晶的方法上依旧任重道远。在现有的制备方法中，气相沉积法被普遍采用。该方法主要利用金属作为催化剂，操作简单，制备出质量较好的石墨烯单晶，但是由于成核密度高、尺寸小，存在大量晶界，极大的降低了石墨烯单晶的优异性能，从而限制了石墨烯的应用。为了降低成核密度，制备高质量、大尺寸石墨烯单晶，从而提升石墨烯单晶性能，充分发挥其实际应用价值。近年来，很多科研工作者在这方面做出了不懈的努力，也取得了很大的进展。比如，将铜箔对折、卷成管状、叠成密封的小盒子。这样处理铜箔构成一个封闭或半封闭式结构，减少铜箔内侧对碳源的溶解量，从而抑制成核密度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高质量晶圆级石墨烯单晶的制备方法，其特征在于，包括：/n将经等离子体处理后的金属箔置于反应炉中并通入惰性气氛，然后升温至退火温度后再通入氢气进行退火处理，所述金属箔为铜箔、镍箔、钼箔、钴箔中的一种；/n向反应炉中导入碳源，调节退火温度至石墨烯单晶的生长温度后开始石墨烯单晶的生长，待生长结束后冷却至室温；/n所述等离子体处理的气氛为空气、氢气、氩气、氧气、氮气中的至少一种，功率为100～150W，压力为400～500Pa，时间为1～30分钟。/n

【技术特征摘要】
1.一种高质量晶圆级石墨烯单晶的制备方法，其特征在于，包括：
将经等离子体处理后的金属箔置于反应炉中并通入惰性气氛，然后升温至退火温度后再通入氢气进行退火处理，所述金属箔为铜箔、镍箔、钼箔、钴箔中的一种；
向反应炉中导入碳源，调节退火温度至石墨烯单晶的生长温度后开始石墨烯单晶的生长，待生长结束后冷却至室温；
所述等离子体处理的气氛为空气、氢气、氩气、氧气、氮气中的至少一种，功率为100～150W，压力为400～500Pa，时间为1～30分钟。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属箔的厚度为25～127μm。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，当所述金属箔为铜箔时，所述退火温度为1000～1080℃，生长温度为1000℃～1080℃；当所述金属箔为镍箔时，所述退火温度为1000～1440℃，生长温度为1000℃～1440℃；当所述金属箔为钼箔时，所述退火温度为1000～2600℃，生长温度为1000℃～2600℃；当所述金属箔为钴箔时，所述退火温度为1000～1480℃，生长温度为1000℃～1480℃。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，在金属箔进行离子体处理之前先进行电化学抛光，所述电化学抛光的参数包括：电解质溶液为纯磷酸、恒定电压1～5V、抛光时间为1～30分钟。


5.根据权利要求1-4中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄富强，程园，毕辉，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31