[实用新型]一种制备石墨烯时使用的石墨桶

说明书

技术领域

本实用新型属于新材料加工技术领域，具体涉及一种制备石墨烯使用的石墨桶，特别是一种利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯使用的石墨桶。

背景技术

石墨烯是由碳原子紧密堆积成的一种碳质新材料，具有单层二维蜂窝状(只包括六角原胞)晶格结构，只有一个原子的厚度（～0.35nm），它的结构稳定性非常高，而且各碳原子之间的连接相当柔韧，当受到外力攻击时，就会歪曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保证了自身结构的稳定性。

作为单质，石墨烯具有许多优异的性能，它最大的特性就是其电子的运动速度是光速的三百分之一，是目前已知材料中电子传导速率最快的，是锑化铟材料（目前已知具有最高迁移率的材料）的两倍。石墨烯虽然只有一个原子的厚度，但是强度非常高，最高强度达130GPa，是钢的一百多倍。石墨烯还具有室温下的半整数量子霍尔效应、隧道效应、永久的导电率等一系列特殊性质。

目前已经成功发展出多种制备石墨烯的方法，如:胶带微机械剥离法、化学试剂插层剥离膨胀石墨法、过渡金属表面高温下渗入碳原子然后快速降温偏析出石墨烯的化学气相沉积(CVD)法、氧化石墨还原法等。前两种方法制备的石墨烯都需要被转移到绝缘衬底上，第三种方法在铜或镍的金属表面利用化学气相沉积法可制备出大面积的石墨烯薄膜且质量不错，但是此法获得的石墨烯薄膜厚度的可控性较差。氧化石墨还原法虽然可以获得较大面积的石墨烯薄膜，但是由于制备过程中的石墨烯引入了大量的缺陷，且单片石墨烯尺寸较小，导致得到的石墨烯薄膜不连续，其导电性也有待提高。为了克服上述制备工艺存在的不足，需要研发一种新的石墨烯的制备方法和设备。

发明内容

针对现有技术石墨烯制备工艺存在的不足之处，本实用新型的发明人提供了一种利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯时使用的石墨桶，该石墨桶可作为碳化硅衬底的容器，配合特殊的加热方式制备石墨烯，该石墨桶包括上端开口的桶体，桶体底部上表面设置有凹槽，石墨桶上部侧壁上设置有定位块，定位块上放置有热反射屏；采用这种结构的石墨桶可以将碳化硅衬底放置在凹槽中起到固定衬底的作用，利用外部热源进行加热，设置的热反射屏可以保证热量不散失，且利用热反射屏获得的温度场更加均匀，提高石墨容器内的温度，便于石墨烯的制备，整个石墨桶结构简单，与相应的加热装置配合，可以利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯，提高了石墨烯的纯度，节约了生产成本，提高了生产效率。

本实用新型的具体技术方案是：

一种制备石墨烯使用的石墨桶，该石墨桶包括上端开口的桶体，桶体底部上表面设置有凹槽，石墨桶上部侧壁上设置有至少两个定位块，定位块上放置有热反射屏。

采用这种结构的石墨桶，桶体底部上表面设置的凹槽可以将碳化硅衬底固定在凹槽内保证整个生产过程中不会产生位移，之后可利用外部热源进行加热，利用石墨的导热性对碳化硅衬底进行加热；石墨桶上部侧壁上设置有至少两个定位块，定位块上可以放置热反射屏，这样在加热过程中，设置的热反射屏可以将散布的热量反射回桶体底部，保证热量不散失，提高石墨容器内的温度，且利用热反射屏获得的温度场更加均匀，便于石墨烯的制备；

为了达到更好的效果，桶体底部上表面设置有碳化钽涂层，利用该图层可以防止SiC衬底下表面在高温下与石墨发生反应；

所采用的热反射屏，其材料为铼、钨、钽等耐高温金属材料，一般根据石墨桶的形状和大小进行制备成薄板，且保证薄板的表面均为镜面，这样可以起到很好的反射热量的作用，从而提高加热的效率，且利用热反射屏获得的温度场更加均匀。

综上所述，采用这种结构的石墨桶，可以将碳化硅衬底放置在凹槽中起到固定衬底的作用，利用外部热源进行加热，设置的热反射屏可以保证热量不散失，提高石墨容器内的温度，且利用热反射屏获得的温度场更加均匀，便于石墨烯的制备，整个石墨桶结构简单，与相应的加热装置配合，可以利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯，提高了石墨烯的纯度，节约了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型所述石墨桶的结构示意图；

图2为本实用新型所述石墨桶的俯视图；

图3为图2中A-A的剖视图；

图中1为桶体，2为热反射屏，3为定位块，4为凹槽。

具体实施方式

一种制备石墨烯时使用的石墨桶，该石墨桶包括上端开口的桶体1，桶体1底部上表面设置有凹槽4，石墨桶上部侧壁上设置有至少两个定位块3，定位块3上放置有热反射屏4。

桶体底部上表面设置有碳化钽涂层；

所采用的热反射屏，其材料为铼、钨、钽等耐高温金属材料，一般根据石墨桶的形状和大小进行制备成薄板，且保证薄板的表面均为镜面。