[发明专利]一种低成本均匀制备石墨烯薄膜的方法

摘要

本发明提供了一种低成本均匀制备石墨烯薄膜的方法，方法步骤为升温进气，基底高温退火，通入碳源，石墨烯薄膜生长，最后冷却。本发明方法大量减少了反应气体的用量，有效利用反应气体制备石墨烯，降低了石墨烯制备成本；在制备过程中省略了持续抽气环节，大大降低了真空泵损耗和能耗，快速生长石墨烯，具有工业化优点；生长环境稳定性高，解决了原有连续进气气体流量和抽气阀门不稳定造成的生长环境压力和气体比例的波动问题；采用通气至反应压强后断气且不抽气的方式保持腔体压强，使气体在金属催化剂表面自由扩散且均匀分布，显著提高了石墨烯薄膜的方阻均匀性，从而提高石墨烯质量。

主权项

一种低成本均匀制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，该方法步骤如下：1)升温进气：将金属基底放入CVD反应腔中，将CVD反应腔抽真空至2Pa以下，停止抽气，通入流量为10～50sccm的还原性气体，当腔体压强为500～3000Pa时，停止通气，腔体保持停止通气前的压强；2)基底高温退火：保持步骤1)中腔内压强，将反应腔温度升至900℃‑1050℃，金属基底进行退火处理30min以上，完成基底退火；3)通入碳源：将反应腔抽真空至2Pa以下，停止抽气，通入甲烷或乙烯碳源气体，气体流量为2～10sccm，氢气流量为10～100sccm，当腔体压强为50～500Pa时，停止通气并关闭真空泵不再抽气，腔体保持停止通气前的压强，使反应气体在高温下裂解，自由扩散至金属表面；4)石墨烯薄膜生长：保持步骤3)中的环境5～10分钟，使石墨烯在金属表面成核，然后生长成石墨烯薄膜；5)冷却：将反应腔抽真空至2Pa以下，停止抽气，通入Ar或N2惰性气体，流量为20sccm至反应腔压强为500～7000Pa，停止通气，将基底和石墨烯进行冷却降温，完成石墨烯薄膜的制备。