[发明专利]一种石墨烯薄膜的制备方法及含有石墨烯薄膜的装置

说明书

本发明公开了一种石墨烯薄膜的制备方法及含有石墨烯薄膜的装置，该制备方法包括：在金属基底上形成钝化层；在钝化层上形成孔洞，使得通过孔洞漏出金属基底；在露出金属基底的孔洞上形成石墨烯薄膜，并且石墨烯薄膜覆盖钝化层。通过在金属基底表面覆盖一层钝化层，然后在钝化层上形成孔洞，实现了对金属基底的选择性钝化处理，使得金属基底具有催化能力的区域面积和数量可控，从而使得石墨烯薄膜的生长速度可控。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其涉及一种石墨烯薄膜的制备方法及含有石墨烯薄膜的装置。

背景技术

石墨烯（Graphene）薄膜是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳薄膜材料，其具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

石墨烯薄膜常见的生产方法为化学气相沉积法（CVD）。具体地，碳源在具有催化作用的金属基底上成核生长，逐渐形成石墨烯薄膜。然而现有石墨烯薄膜的生长速度不可控。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种石墨烯薄膜的制备方法及含有石墨烯薄膜的装置，用以实现石墨烯薄膜的可控生长。

因此，本发明实施例提供的一种石墨烯薄膜的制备方法，包括：

在金属基底上形成钝化层；

在所述钝化层上形成孔洞，使得通过所述孔洞漏出所述金属基底；

在露出所述金属基底的孔洞上形成石墨烯薄膜，并且，所述石墨烯薄膜覆盖所述钝化层。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制备方法中，所述孔洞的密度为1个/cm²~10个/cm²。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制备方法中，所述孔洞的孔径为1nm~1μm。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制备方法中，所述钝化层的厚度为5nm~30nm。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制备方法中，在所述钝化层上形成孔洞，具体包括：

采用电子束曝光法、聚离子束刻蚀法或光刻法，在所述钝化层上形成孔洞。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制备方法中，在露出所述金属基底的孔洞上形成石墨烯薄膜，具体包括：

采用化学气相沉积法，在露出所述金属基底的孔洞上沉积形成石墨烯薄膜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制备方法中，采用化学气相沉积法，在露出所述金属基底的孔洞上沉积形成石墨烯薄膜，具体包括：

采用流量为1sccm~5sccm的甲烷作为碳源，并采用流量为50sccm 的氩气和流量为100sccm~300 sccm的氢气作为辅助气体，在800℃~1100℃的温度下沉积15min~120min，使得在漏出所述金属基底的孔洞上形成石墨烯薄膜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制备方法中，在金属基底上形成钝化层之前，还包括：

对金属基底进行抛光处理。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制备方法中，对金属基底进行抛光处理，具体包括：

采用磷酸:乙二醇体积比为3:1的混合液，在电压为2V的条件下，对金属基底进行10min~60min的抛光处理。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种含有石墨烯薄膜的装置，所述石墨烯薄膜采用上述制备方法制得。