[发明专利]化学气相沉积法合成单晶石墨烯过程中降低晶核密度的方法

摘要

本发明属于石墨烯合成技术领域，具体为一种化学气相沉积法合成单晶石墨烯过程中降低晶核密度的方法。在工业化合成大尺寸石墨烯单晶的过程中，晶核密度是决定单晶尺寸的一个重要因素，晶核密度越小，越有利于获得大尺寸的单晶。本发明在控制压力的氧气或氢气气氛下，高温退火处理石墨烯的金属生长基底，并联合计算模拟碳含量在金属表面和内部的演变，优化退火条件，最终得到适合工业标准化生产的低成核密度的金属基底。

主权项

一种化学气相沉积法合成单晶石墨烯过程中降低晶核密度的方法，其特征在于，具体步骤为：（1）金属铜基底的前处理：将厚度为10‑50 μm的长方形铜片放在磷酸溶液中进行电化学抛光，然后用去离子水洗涤5‑10次，并用氮气枪吹干；然后用一只干净的玻璃棒，借助镊子，将铜片沿着宽度方向卷成两端开口的一个圆桶状，并以圆桶状铜基底的内表面的生长结果作为研究对象；（2）金属铜基底的退火：在化学气相沉积体系中，采用H2退火，先把体系温度升到1000‑1070℃，然后抽真空到10‑30 mTorr，通入500 sccm H2，调节压力为0.5‑1个大气压；然后将铜片移入加热炉的中心区域，进行退火处理；或者采用O2退火，先把体系抽真空到一个10‑30 mTorr，室温下把铜片移入加热炉的中心区域，以40‑60℃/min升温到1000‑1070℃，退火处理；（3）石墨烯单晶的生长：退火结束后，通入50‑100 scmm 1% CH4和500 sccm H2，进行生长石墨烯。