[实用新型]一种生长石墨烯的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于石墨烯领域，尤其涉及一种生长石墨烯的装置，具体而言是一种使用CVD方法生长石墨烯的装置。

背景技术

CVD方法生长的石墨烯质量高，层数可控，杂质少，因此越来越受到人们的重视。目前利用CVD方法生长石墨烯的炉体结构一般为管式炉结构，而在工业生产大面积规模化生产中，也普遍采用管式炉结构。将管式炉的结构放大，外置加热丝，管式炉石英管最大可以做到500mm。在管式炉中放置上金属生长基底，将金属基底升温，通入甲烷、乙烯、乙炔等碳源气体或者直接用固体碳源，再通入氢气作为还原气氛，氩气等惰性气体作为载气，在高温下，金属将碳源气体或固体裂解，最后在金属表面形成石墨烯。

为了提高生产效率，目前工业上将生长基底用层层叠加的方式于耐高温材料加工的架子上，耐高温材料为石英板、刚玉板等。这种方式导致生长气流容易出现不均匀并使得生长不均匀的情况，这是因为气流进入生长腔体后，具有一定的动能并且容易随着最短路径进入抽气系统。由于工业化生长的基底面积较大，气流在金属基底表面还容易形成涡流，因而导致石墨烯的生长面内不均匀。目前为了使气流均匀采用的最普遍的方案是利用长距离的气流运输，使得气流在低真空环境下自然扩散均匀，但这也导致了石英管炉体的空间利用率不高。另一个方法是尽量使生长基底每一层之间距离足够大，但相应的，也导致了石墨烯的生产效率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种生长石墨烯的装置，本实用新型能使各层生长基底之间的气流均匀分布，解决了石墨烯生长过程中各层生长基底之间气流均一性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种生长石墨烯的装置，其特征在于：包括反应腔、进气机构和真空抽气机构，所述反应腔内固定设置有用于将反应腔分为生长室和匀气室的匀气筛，所述生长室内固定设置有层层叠加的生长基底，所述进气机构和真空抽气机构均通过电磁阀与匀气室连通。

所述匀气室的数量为两个，所述生长室位于两个匀气室之间，所述进气机构通过电磁阀与其中一个匀气室连通，所述真空抽气机构通过电磁阀与另一个匀气室连通。

所述匀气室的数量为两个，所述生长室位于两个匀气室之间，所述进气机构分别通过两个电磁阀与两个匀气室连通，所述真空抽气机构分别通过两个电磁阀与两个匀气室连通。

所述进气机构包括气体室、混气室和管道，所述混气室通过管道连接在气体室和匀气室之间，所述电磁阀位于混气室与匀气室之间。

所述真空抽气机构包括真空泵、针阀和管道，所述针阀通过管道连接在真空泵与匀气室之间，所述电磁阀位于针阀与匀气室之间。

所述匀气室内固定设置有气流挡板。

所述气流档板为弧形板。

所述生长室内相邻两层生长基底之间的间距为5mm。

采用本实用新型的优点在于：

一、本实用新型中，通过匀气室能够避免气流直线通过反应腔，使得气流能够在匀气室经自动扩散后再从匀气筛进入反应腔，最后再通过另一匀气室抽走，实现了气流均衡进入反应腔和平缓抽气。与现有技术相比，本实用新型能使生长室各层生长基底之间的气流均匀分布，解决了石墨烯生长过程中各层生长基底之间气流均一性差的问题，最终使制得的石墨烯的性能质量更好。

二、本实用新型中，进气机构分别通过两个电磁阀与两个匀气室连通的结构和真空抽气机构分别通过两个电磁阀与两个匀气室连通结构，能够在生长过程中随时将进气位置和抽气位置进行对调，从而使得生长基底上的石墨烯更加均匀。另外，通过电磁阀控制还能够实现进气与抽气的快速换位。

三、本实用新型中，通过针阀随时能够实时调节抽气量的大小，造成气流扰动消除低压生长过程中可能产生的湍流，使得气流更加平缓和均匀。

四、本实用新型中，通过设置在匀气室内的弧形气流挡板，能够减小反应腔内气流的动能，避免其直线通过反应腔。

五、本实用新型中，生长室内相邻两层生长基底之间的间距为5mm，该结构使得相邻两生长基底之间的距离能够放到最近距离，各层之间的气流分布也均匀，使得可以将生长基底的距离放到最近距离，提高了生长效率。同时，石墨烯的性能也得到了提升，特别是面内生长均匀性的提高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中标号为：1、反应腔，2、匀气筛，3、生长室，4、匀气室，5、生长基底，6、真空泵，7、针阀，8、气体室，9、混气室，10、气流挡板。

具体实施方式

实施例1