用于制造石墨烯的方法和设备技术

一种用于合成石墨烯的方法和设备。所述方法包括：将催化剂金属以水平方向或者垂直方向装载到室中；通过加热催化剂金属来增大催化剂金属的颗粒的尺寸；在催化剂金属中提供气相碳源的同时，升高室内部的温度；以及通过冷却催化剂金属来形成石墨烯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于合成石墨烯的方法和设备。所述方法包括：将催化剂金属以水平方向或者垂直方向装载到室中；通过加热催化剂金属来增大催化剂金属的颗粒的尺寸；在催化剂金属中提供气相碳源的同时，升高室内部的温度；以及通过冷却催化剂金属来形成石墨烯。【专利说明】用于制造石墨烯的方法和设备
本专利技术的一个或多个实施例涉及用于合成石墨烯的方法和设备，所述方法和设备可以用于制造石墨烯。
技术介绍
当前，在各种领域中正在研究诸如碳纳米管、金刚石、石墨和石墨烯的碳基材料。在这些材料中，碳纳米管已经自二十世纪九十年代起引人注目。然而，近来，具有板状结构的石墨烯正在被关注。石墨烯是具有几纳米厚度的薄膜，在该薄膜中，碳原子是二维布置的，并且其中的电荷是作为有效质量为零的粒子。因此，石墨烯具有高导电性、高导热性和高弹性。因此，自从引入了石墨烯，已经在各种领域中对石墨烯的特性和石墨烯的应用进行了各种研究。由于高导电性和高弹性，所以石墨烯适于应用到透明柔性装置。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个或多个实施例包括用于合成大量的优质石墨烯的方法和设备。问题的解决方案另外的方面将部分地在以下的描述中阐述，部分地通过该描述将是清楚的，或者可以通过给出的实施例的实施而 明了。根据本专利技术的一个或多个实施例，提供了一种合成石墨烯的方法，所述方法包括:将催化剂金属以水平方向或者竖直方向装载到室中；通过加热催化剂金属来增大催化剂金属的颗粒的尺寸；在催化剂金属中提供气相碳源的同时，升高室内部的温度；以及通过冷却催化剂金属来形成石墨烯。催化剂金属的颗粒的尺寸可以大于ΙΟΟμπι。催化剂金属可以包含从由镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、钼(Pt)、金(Au)、铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、镁(Mg)、锰(Mn)、钥(Mo)、铑(Rh)、硅(Si)、钽(Ta)、钛(Ti)和钨(W)组成的组中选择的一种或多种。在催化剂金属中提供气相碳源的同时，升高室内部的温度的步骤可以包括热化学气相沉积(C-TVD)、快速热化学气相沉积(RT-CVD)、电感耦合等离子体化学气相沉积(ICP-CVD)或者等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。在装载催化剂金属的步骤中，可以使用卷到卷的方法由至少一对辊单元装载催化剂金属。在装载催化剂金属的步骤中，可以通过将催化剂金属的表面或边缘固定到框架来装载催化剂金属。根据本专利技术的一个或多个实施例，使用上述的方法合成石墨烯。石墨烯的表面电阻可以小于350hm/sq。根据本专利技术的一个或多个实施例，提供了一种用于制造石墨烯的石墨烯合成设备，所述石墨烯合成设备包括:框架，包括容纳空间，容纳空间用于容纳沿着竖直方向或者水平方向延伸的催化剂金属；以及支撑催化剂金属的支撑单元，其中，催化剂金属彼此分隔开。支撑单元可以被布置为在催化剂金属周围彼此分开。支撑单元可以结合到催化剂金属的至少一个边缘。支撑单元可以支撑催化剂金属的表面。根据本专利技术的一个或多个实施例，提供了一种用于制造石墨烯的石墨烯合成设备，所述石墨烯合成设备包括:框架，包括容纳空间，容纳空间用于容纳沿着竖直方向或者水平方向延伸的催化剂金属；以及辊单元，支撑并传送催化剂金属，使得催化剂金属被布置成在容纳空间的内部彼此分隔开。辊单元可以包括成对的辊，所述成对的辊彼此平行地布置并且布置在容纳空间周围。可以布置多对棍,每对棍可以被布置成在垂直于催化剂金属的表面的方向上彼此分隔开。所述成对的辊可以包括:第一辊单元，提供催化剂金属层；以及第二辊单元，支撑并沿着一方向传送由第一辊单元提供的催化剂金属。专利技术的有益效果根据本专利技术的以上实施例中的一个或多个，可以通过增大催化剂金属的颗粒的尺寸来简单地合成大量的优质石墨烯。【专利附图】【附图说明】通过下面结合附图对实施例的描述，这些和/或其他的方面将变得清楚和更容易理解，在附图中:图1是根据本专利技术的实施例的石墨烯合成设备的催化剂金属装载装置的透视图；图2A和图2B是示出了图1的催化剂金属装载装置中的支撑单元和催化剂金属的结合的示意性透视图；图3是包括图1的催化剂金属装载装置的石墨烯合成设备的示意性正视图；图4是根据本专利技术的另一个实施例的催化剂金属装载装置的示意性透视图；图5是根据本专利技术的另一个实施例的催化剂金属装载装置的示意性透视图；图6是包括图5的催化剂金属装载装置的石墨烯合成设备的示意性正视图；图7是根据本专利技术的另一个实施例的催化剂金属装载装置的示意性透视图；图8是包括图7的催化剂金属装载装置的石墨烯合成设备的示意性正视图；图9是根据本专利技术的实施例的催化剂金属装载装置的示意性透视图；图10是根据本专利技术的另一个实施例的合成石墨烯的方法的示意性流程图；图1lA和图1lB是催化剂金属的区域X的放大图，用于示出催化剂金属的颗粒尺寸变化；图12是示出了催化剂金属在被加热时彼此相邻的颗粒彼此合并的图；图13是示出了使用根据本专利技术的实施例的合成石墨烯的方法合成的石墨烯的表面电阻特性的图。【具体实施方式】现在将详细参照实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中相同的标号始终表示相同的元件。就此而言，给出的实施例可以具有不同的形式，并且不应该被解释为局限于这里阐述的描述。因此，以下通过参照附图仅描述这些实施例来解释本描述的各方面。将参照附图更充分地描述本专利技术的优点和特征以及实现所述优点和特征的方法，在附图中示出了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并将本专利技术的构思充分地传达给本领域普通技术人员。同时，这里使用的术语仅为了描述具体实施例的目的，而不意图成为示例性实施例的限制。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解的是，这里使用的术语“包含”和/或“包括”说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组，但不排除存在或添加一个或多个其 他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。将理解的是，虽然术语“第一”、“第二”等在这里可以用来描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件与另一元件区别开来。在下文中，术语“催化剂金属”是指用于形成石墨烯的催化剂金属，并且可以被设置为仅包含金属的单金属层或者与其他构件结合。例如，催化剂金属可以被设置为被布置在诸如包含氧化硅(SiO2)的硅晶片的基底的表面上。图1是根据本专利技术的实施例的石墨烯合成设备的催化剂金属装载装置的透视图。图2A和图2B是示出了图1的催化剂金属装载装置中的支撑单元和催化剂金属的结合的示意性透视图。参照图1，石墨烯合成设备的催化剂金属装载装置10包括框架100和支撑单元200，支撑单元200支撑装载到框架100的催化剂金属300。框架100具有基本上六面体的形状，框架100的6个表面可以是开放的。用于容纳具有水平延伸的表面的催化剂金属300的容纳空间布置在框架100的内部，催化剂金属300可以被布置为在竖直方向(方向D3)上彼此分隔开预定的距离。在这种情况下，多个催化剂金属300可以被布置为彼此平行。催化剂金属300具有板状的形状和预定的面积，并且可以包含从由镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、钼(Pt本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋荣日，金炯根，洪秉熙，安钟贤，
申请(专利权)人：三星泰科威株式会社，成均馆大学校产学协力团，
类型：
国别省市：