[发明专利]一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的制备方法

摘要

一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的制备方法，属于薄膜石墨烯材料技术领域。本发明在氩气的气氛下，对铜箔进行加热，当加热至所需温度时，氩气停止，然后维持铜箔温度，通入氢气，并通过控制氢气流量，使铜箔表面的多晶结构转变为单晶结构。在制备过程中，通过控制通入甲烷的持续时间来调控单晶石墨烯的尺寸，且制得的单晶石墨烯呈长方形，并在单晶生长过程中，这形貌一直保持。本发明通过将铜箔剪切成矩形膜片，矩形膜片折叠成封闭的矩形盒子，矩形盒子的内部提供了准静态的环境，便于单晶石墨烯的均匀且匀速生长。

主权项

1.一种毫米级长方形单层单晶石墨烯的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤为：(1)铜箔的预处理：用剪刀将铜箔剪切成所需尺寸的矩形膜片，将其折叠成封闭的矩形盒子后装载到石英管中，然后将石英管置于CVD反应腔体中，CVD反应腔体抽至0.05Pa以下的近似真空状态；(2)铜箔的升温：向CVD反应腔体中持续通入300sccm氩气，并在氩气的气氛下，对CVD反应腔体进行加热，使铜箔在1h内由室温加热到1030℃‑1050℃；(3)铜箔的退火：维持铜箔1030℃‑1050℃的温度，停止通入氩气，向CVD反应腔体中持续通入100sccm氢气，并在氢气的气氛下，进行铜箔的退火处理，退火处理时间为1h，铜箔表面由多晶结构转变为晶面为(100)取向的单晶结构；(4)石墨烯的生长：铜箔退火处理后，继续维持铜箔1030℃‑1050℃的温度，向CVD反应腔体中同步持续通入800sccm氩气、100sccm氢气、0.06sccm氧气和0.5sccm甲烷，利用高温下甲烷在铜箔表面的催化裂解，在矩形盒子的内壁上生长形成大尺寸的单层单晶石墨烯；(5)石墨烯的降温：石墨烯生长结束后，停止通入甲烷，停止加热，在氩气、氢气和氧气的气氛下，将单层单晶石墨烯自然降温至室温。