[发明专利]一种化学气相沉积法制备石墨烯

权利要求书

1.一种化学气相沉积法制备石墨烯，其特征在于，包括：

步骤1、选用单晶硅为基底，采用铜靶和镍靶的溅射功率分别为120～200W、80～100W以铜、镍双靶磁控共溅法在单晶硅表面制备厚度为3～5μm铜镍合金薄膜；

步骤2、将表面沉积有铜镍合金薄膜的单晶硅基底转移入化学气相沉积(CVD)的反应炉中，向所述反应炉中通入流速为500sccm的氦气，持续通入10min，排尽所述反应炉中的空气；

步骤3、将基底在20～40min内升至400～600℃，之后向所述反应炉中继续通入氦气，控制所述反应炉中的压强在5～10Torr范围内；

步骤4、保持CVD中反应炉的压强在5～10Torr范围内，基底温度在400～600℃，之后向所述反应炉中通入氢气，氢气的流量为200～300sccm，向所述反应炉内注射苯，苯的注射速度为100～150μl/min；

步骤5、保持CVD中反应炉的压强在5～10Torr范围内，待苯注射完成后，停止通入氢气，之后向所述反应炉中通入氦气，沉积有铜镍合金薄膜的单晶硅基底以20℃/min速度降至室温，之后持续通入氦气10min；

步骤6、取出生长有石墨烯薄膜的基底。

2.如权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯，其特征在于，所述步骤1单晶硅基底依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中各超声清洗18～20min，再在氮气环境下烘干。

3.如权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯，其特征在于，所述步骤1中铜靶的溅射功率优选地是120～150W，镍靶的溅射功率优选地是90～100W。

4.如权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯，其特征在于，所述步骤1中铜、镍双靶磁控共溅法在单晶硅表面沉积铜镍合金的条件，具体参数如下：溅射室背底真空度为5.0×10^-4，氩气流量为20sccm，溅射时间为30min，溅射压强为1.0Pa。

5.如权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯，其特征在于，所述步骤3中铜镍合金基底的温度为400～500℃。

6.如权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯，其特征在于，所述步骤4中苯的注射速度为恒速，苯的注射速度优选地是120μl/min。

7.如权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯，其特征在于，所述步骤5通入氦气的流量为400～600sccm，优选地是450～500sccm。

8.如权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯，其特征在于，转移所述步骤6中铜镍合金基底上石墨烯薄膜的方法：

步骤一、将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在微量丙酮溶液中溶解，然后涂到石墨烯薄膜表面；

步骤二、滴有PMMA的样品放入FeCl₃溶液中，样品的铜镍合金腐蚀掉以后，涂有PMMA的石墨烯样品漂浮在FeCl₃溶液上；

步骤三、涂有PMMA的石墨烯薄膜放入丙酮溶液中，PMMA溶解以后，石墨烯样品漂浮在丙酮溶液中，用铜网捞起或者转移到其他基底上待测。