[发明专利]一种高质量晶圆级石墨烯单晶的制备方法

权利要求书

1.一种高质量晶圆级石墨烯单晶的制备方法，其特征在于，包括：

将金属箔进行电化学抛光和等离子体处理，所述电化学抛光的参数包括：电解质溶液为纯磷酸、恒定电压1～5V、抛光时间为1～30分钟；

将经等离子体处理后的金属箔置于反应炉中并通入惰性气氛，然后升温至退火温度后再通入氢气进行退火处理，所述金属箔为铜箔、镍箔、钼箔、钴箔中的一种；

向反应炉中导入碳源，调节退火温度至石墨烯单晶的生长温度后开始石墨烯单晶的生长，并生长30分钟～3小时，待生长结束后冷却至室温；

所述等离子体处理的气氛为空气、氢气、氩气、氧气、氮气中的至少一种，功率为100～150W，压力为400～500Pa，时间为1～30分钟；

当所述金属箔为铜箔时，所述退火温度为1000～1080℃，生长温度为1000℃～1080℃；当所述金属箔为镍箔时，所述退火温度为1000～1440℃，生长温度为1000℃～1440℃；当所述金属箔为钼箔时，所述退火温度为1000～2600℃，生长温度为1000℃～2600℃；当所述金属箔为钴箔时，所述退火温度为1000～1480℃，生长温度为1000℃～1480℃；

所述退火温度＜石墨烯单晶生长温度，且在导入碳源过程中保持所述退火温度以不低于0.67℃/分钟的速率升温至石墨烯单晶生长温度。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属箔的厚度为25～127μm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为氩气、氮气、氦气中的至少一种，气体流量为1～1000sccm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理所用氢气的气体流量为1～30sccm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的时间为1～60分钟。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述速率为0.67～2.67℃/分钟。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源为气态碳源、液态碳源、固态碳源中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述气态碳源为甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙炔中的至少一种，所述液态碳源为甲醇、乙醇、丙醇、丙酮中的至少一种，所述固态碳源为聚乙二醇、聚氟乙烯、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，从石墨烯单晶生长温度冷却到室温的时间为1～20分钟。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备的高质量晶圆级石墨烯单晶。