一种低成本制备大尺寸单晶石墨烯的方法技术

一种低成本制备大尺寸单晶石墨烯的方法，涉及单晶石墨烯的制备方法。本发明专利技术是要解决CVD方法制备大尺寸单晶石墨烯材料中常用单晶基底表面处理工序复杂，难以重复利用以及价格昂贵的技术问题。本发明专利技术的方法为：一、在单晶云母基底上蒸镀单晶金属薄膜；二、将步骤一获得的单晶金属薄膜放入化学气相沉积设备中，抽真空通入H2、Ar，升温进行热处理；三、继续通入CH4气体，进行沉积；四、关闭加热电源，停止通入CH4气体，以Ar和H2为保护气体，快速冷却到室温，在单晶金属基底表面均匀生长出高质量单晶石墨烯，即完成。本发明专利技术制备的单晶石墨烯尺寸大，质量高，缺陷少。本发明专利技术应用于单晶石墨烯材料制造领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备单晶石墨烯的方法。
技术介绍
石墨烯(graphene)是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构，是构成其他碳纳米材料的基本单元。由于独特的二维结构特征和极佳的晶体学质量，石墨烯的载流子表现出类似于光子的行为。此外，石墨烯还具有优异的力学、电学、热学、光学等特性，有望在纳米电子器件、透明导电薄膜、复合材料、催化材料、场发射材料、太阳能电池电极、光电转换器等领域获得广泛应用。目前，石墨烯的制备方法有很多，最常用的方法有机械剥离法、化学剥离法、SiC外延生长法、化学气相沉积(CVD)法 等。其中，机械剥离法获得的石墨烯虽然品质高，但是产量极低、效率低、尺寸小(微米量级)。化学剥离法由于存在强氧化过程，导致制备出的石墨烯缺陷极多，质量较差而且尺寸较小。SiC外延生长法效率低，可控性较差，成本较高且获得的石墨烯难以转移。对比来看，CVD方法具有简单、容易操作、制备出的石墨烯质量较高、尺寸大(厘米量级)且容易转移到其他基底上等优点而备受瞩目。然而，目前CVD方法制备出的大尺寸石墨烯多数为多晶石墨烯，存在大量的晶界极大限制了石墨烯的迁移率和导电性能，迁移率普遍偏低，通常介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本制备大尺寸单晶石墨烯的方法，其特征在于低成本制备大尺寸单晶石墨烯的方法是按以下步骤进行：一、采用电子束蒸镀法，以金属为蒸发源，在高真空环境为1×10?3～1×10?4Pa下，在单晶云母基底上蒸镀单晶金属薄膜；其中，蒸镀速率为0.02～0.20nm/s，基底温度为450～650℃，蒸镀单晶金属薄膜厚度为500～1000nm；二、将步骤一获得的单晶金属薄膜放入化学气相沉积设备中，抽真空至3Pa，通入H2、Ar，H2流量为50sccm，Ar流量为100sccm，工作压强为1×105Pa，然后升温至热处理温度为850～1000℃，热处理时间为30～120min；三、热处理结束后，升温至100...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：亓钧雷，张丽霞，曹健，梁松，冯吉才，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：