[发明专利]一种快速连续制备大晶畴石墨烯薄膜的方法

权利要求书

1.一种快速连续制备大晶畴石墨烯薄膜的方法，其特征在于，将金属箔片置于氧化物衬底的夹层中，并在金属箔片表面生长出高质量大晶畴石墨烯薄膜；

所述氧化物衬底的数量为2个以上，金属箔片的数量为1个以上；所述氧化物衬底的夹层之间的空隙高度为1-100μm；

所述生长过程在化学气相沉积系统中进行，在化学气相沉积系统两端的第一低温区和第二低温区设置转动装置；所述转动装置包括位于第一低温区的1个以上第一转轮和位于第二低温区的1个以上第二转轮；第一低温区和第二低温区的温度为100－300℃，高温区的温度为800－1200℃，石墨烯的生长在高温区完成，高温区位于第一低温区和第二低温区之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属箔片不进行任何表面处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属箔片的材料包括铜、铂、金或铜镍合金。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化物衬底的数量为2－11个，所述金属箔片的数量为1－10个。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化物衬底的材料包括石英、云母、Al₂O₃、CaO、ZrO、MgO或Cr₂O₃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化物衬底的材料包括熔融石英。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一转轮的数量为1－10个，所述第二转轮的数量为1－10个。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(一)、将所述金属箔片置于氧化物衬底的夹层中，放入化学气相沉积设备中，通入惰性气体，然后开始升温；

(二)、温度升至900～1100℃时，通入H₂气体，H₂流量为2～50sccm，同时通入CH₄气体，CH₄流量为0.5～50sccm，生长时间为1s～60min；

(三)、生长过程中同时控制驱动装置缓慢转动两端转轮，使1个以上的金属箔片同时从氧化物衬底夹层中缓慢通过，实现石墨烯薄膜连续生长；

(四)、生长结束后，冷却至室温，即得到大晶畴石墨烯薄膜。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(一)、将未进行任何表面处理的金属箔片置于氧化物衬底的夹层中，放入化学气相沉积设备中，通入Ar，流量为300sccm及以上，然后开始升温，升温过程持续50～70min；

(二)、温度升至900～1100℃时，通入H₂气体，H₂流量为0.2～50sccm，Ar流量保持不变，同时开始通入CH₄气体，CH₄流量为0.5～50sccm，开始生长过程；

(三)、生长过程中同时控制驱动装置缓慢移动两端转轮，使1个以上的金属箔片同时从氧化物衬底夹层中缓慢通过，进行持续生长过程；

(四)、生长结束后，关闭加热电源，停止通入CH₄气体，以Ar和H₂为保护气体，自然冷却至室温，在转动轮一端上的金属箔片表面生长出高质量大晶畴的石墨烯膜，即完成快速连续制备大晶畴石墨烯薄膜。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，步骤一、二和三中升温及生长过程均在常压条件下进行。