[发明专利]一种CVD沉积石墨烯膜的规模化生产方法

说明书

本发明公开了一种CVD沉积石墨烯膜的规模化生产方法，采用化学气相沉积技术，在真空状态下先对金属基底进行热处理，通入惰性气体和碳源气体，碳源气体高温下在金属基底表面催化裂解，生长出石墨烯，采用多层金属基底叠加的方式规模化生长，相邻两层金属基底之间用隔离层隔开。本发明通过隔离层的设置，不仅防止金属基底的粘连，且不影响每层铜箔沉积高质量石墨烯，实现了一片基板可装多层的用于生长石墨烯的金属基底，从而达到同样一个反应炉可应现传统CVD法的百倍以上的产能，实现了大规模化的生产。

技术领域

本发明涉及种一种CVD沉积石墨烯膜的规模化生产方法。

背景技术

目前，石墨烯的制备有很多方法，包括微机械剥离法、化学剥离法、碳化硅外延生长法、化学气相沉积法。其中，机械剥离法过程简单，产物质量高，但只能得到极少量石墨烯，效率低、随机性大；SiC表面外延生长法可获得大面积的单层石墨烯，且质量较高，但该方法生长效率低、可控性差，且生长条件苛刻，石墨烯难于转移；化学剥离法由于强氧化过程的参与导致制备出的石墨烯含有较多缺陷，导电性较差，并且石墨烯的尺寸较小(片径大多在微米量级)。CVD方法具有简单易行、所得石墨烯质量很高、可实现大面积生长以及较易于转移到各种基体上使用等优点，因此该方法被广泛用于制备石墨烯晶体管和透明导电薄膜，目前已逐渐成为制备高质量石墨烯的主要方法。

随着石墨烯材料的应用领域的不断拓展以及越来越成熟的应用，例如：由于石墨烯电池的优越性能，迅速推动了电动气车的发展；石墨烯作为半导体材料，越来越多的取代了硅、锗等材料，等等。然而，相应的，石墨烯的需求量随着这些产业的快速发展，越来越供不应求，石墨烯材料产业化发展受到产能不足的限制。目前，全球范围内，对于石墨烯的生产，由于其生产装置和工艺条件等的约束下，无法实现大规模高效的生产，同时也导致生产成本过高，又阻碍石墨烯的进一步推广应用。

目前CVD沉积石墨烯膜挂装工艺：将单层金属基底平铺到耐高温托板上，耐高温托板通常为石英，石墨，或碳纤维等耐高温材料。

现有技术因质量和体积限制，样品挂装数量受限。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种CVD沉积石墨烯膜的规模化生产方法，提高了石墨烯的生产效率和产能。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种CVD沉积石墨烯膜的规模化生产方法，采用化学气相沉积技术，在真空状态下先对金属基底进行热处理，通入惰性气体和碳源气体，碳源气体高温下在金属基底表面催化裂解，生长出石墨烯，采用多层金属基底叠加的方式规模化生长，相邻两层金属基底之间用隔离层隔开。

优选的，所述隔离层为轻质耐高温隔离材料，于1050℃下物化性质稳定，优选石墨纸、碳纤维布、碳化硅纤维布，更优选为石墨纸。

优选的，所述隔离层具有透气性，优选采用在隔离层上打孔的方式增加隔离层的透气性。

优选的，所述隔离层的面积等于或大于所隔离的相邻金属基底的面积，进一步优选的，所述隔离层的面积大于所隔离的相邻金属基底的面积。

优选的，所述金属基底的层数为2层以上，例如：2层、7层、13层、26层、50层、60层、70层、80层、100层、110层、130层、160层、200层、270层、300层等；优选10-120层，例如：10层、15层、20层、25层、30层、35层、40层、45层、50层、55层、60层、65层、70层、75层、80层、85层、90层、95层、100层、105层、110层、115层、120层等；更优选30-100层，例如：30层、34层、38层、42层、46层、53层、59层、66层、71层、77层、82层、86层、92层、95层、98层、100层等；更优选70-100层，例如：70层、71层、72层、76层、78层、79层、80层、82层、83层、86层、87层、90层、91层、93层、96层、97层、100层等。