[发明专利]一种制备石墨烯的设备及方法

权利要求书

1.一种制备石墨烯的设备，其特征在于，包括：

负离子源、分析磁铁、扫描系统、样品架、束流积分仪和真空室，负离子源、分析磁铁、扫描系统、样品架处于真空室中，负离子源用来产生团簇离子；分析磁铁用来偏转来自负离子源的团簇离子，以从该团簇离子中选出所需要的团簇离子，并调节团簇离子束流至合适大小；扫描系统用来扫描来自分析磁铁的团簇离子；所述的样品架包括金属杆、绝缘体、样品板、束流插孔和光阑，金属杆通过绝缘体与样品板固定连接，可通过金属杆推动样品板左右移动，样品板通过束流插孔连接束流积分仪，光阑位于样品板和扫描系统之间、且正对着样品板。

2.根据权利要求1所述的制备石墨烯的设备，其特征在于：

所述的样品架还可以为：

样品架包括金属杆、绝缘体、样品板、束流插孔、抑制电极和电压插孔，金属杆通过绝缘体与样品板固定连接，可通过金属杆推动样品板左右移动，抑制电极是由带孔的金属底板和两相对金属板所围成的凹面，其位于样品板和扫描系统之间、且其开口将样品板正面包住，抑制电极与电压插孔连接，样品板通过束流插孔连接束流积分仪。

3.根据权利要求2所述的制备石墨烯的设备，其特征在于：

所述的抑制电极通过绝缘体与真空室内壁固定连接。

4.根据权利要求2所述的制备石墨烯的设备，其特征在于：

构成所述的抑制电极的金属板为铝板或不锈钢板。

5.根据权利要求2所述的制备石墨烯的设备，其特征在于：

所述的抑制电极底面的孔为正方形孔，孔的尺寸为10x10 mm²。

6.根据权利要求2所述的制备石墨烯的设备，其特征在于：

所述的抑制电极为一梯形凹面。

7.采用权利要求1－6中任一项所述的设备制备石墨烯的方法，其特征在于，包括步骤：

 S1、以高密度石墨棒为溅射靶，利用上述负离子源产生碳团簇离子；

S2、通过分析磁铁偏转来自负离子源的碳团簇离子，以从碳团簇离子中选出所需团簇大小的碳团簇离子，并调节碳团簇离子束流至合适大小；

S3、通过扫描系统扫描来自分析磁铁的碳团簇离子；

S4、通过扫描系统扫描的碳团簇离子经光阑或抑制电极底板上的孔注入到置于样品板上的衬底中；

S5、取下注入碳团簇离子的衬底，将其进行退火处理，即在衬底上得到石墨烯。

8.根据权利要求7所述的制备石墨烯的方法，其特征在于：

所述的衬底为Ni/SiO₂/Si、单晶铜、多晶铜、单晶镍或多晶镍。

9.根据权利要求8所述的制备石墨烯的方法，其特征在于：

所述的Ni/SiO₂/Si衬底中Ni膜厚度50nm，SiO₂厚度为300nm。

10.根据权利要求7所述的制备石墨烯的方法，其特征在于：

所述的退火处理工艺为：在900℃保持50分钟后，以5-20℃/min的速度使温度从900℃降至725℃。