[发明专利]一种CVD生长大面积石墨烯的规模化方法

权利要求书

1.一种CVD生长大面积石墨烯的规模化方法，其特征在于：该方法通过在CVD生长中采用生长基体与固相碳源交替堆叠的方式，使用平面结构的生长基体和可循环利用的固相碳源，将两者交替堆叠进行CVD生长，从而在生长基体的上下表面形成大面积石墨烯，并重复使用固相碳源；具体步骤如下：

(1)采用平面结构的生长基体，在其表面形成均匀的固相碳源层；

(2)在已形成的固相碳源层表面依次叠放第二层生长基体和固相碳源层；

(3)重复上述步骤直至达到所需层数的生长基体；

(4)将上述生长基体与固相碳源的叠层放入CVD系统进行生长，在生长基体的表面形成石墨烯；

(5)待CVD生长结束后，将生长有石墨烯的生长基体与固相碳源分离，并将固相碳源再次用于CVD生长。

2.按照权利要求1所述的CVD生长大面积石墨烯的规模化方法，其特征在于：石墨烯的生长基体为Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo、W、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr金属或其合金之一或两种以上的复合材料；或者，石墨烯的生长基体为碳化钛、碳化钼、碳化锆、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钨之一或两种以上的复合材料；或者，石墨烯的生长基体为Si、SiO₂、Al₂O₃半导体之一或两种以上复合；或者，石墨烯的生长基体为导体与半导体两者的复合材料。

3.按照权利要求2所述的CVD生长大面积石墨烯的规模化方法，其特征在于：所述金属的合金为铜合金、镍合金或不锈钢。

4.按照权利要求1所述的CVD生长大面积石墨烯的规模化方法，其特征在于：石墨烯的生长基体为平面结构，包括薄膜、箔片、板材之一或两种以上复合。

5.按照权利要求1所述的CVD生长大面积石墨烯的规模化方法，其特征在于：固相碳源材料为炭材料或有机物，固相碳源材料单独使用或与其它材料复合。

6.按照权利要求1所述的CVD生长大面积石墨烯的规模化方法，其特征在于：固相碳源材料的形态包括连续的平面结构或粉体结构，在CVD生长后与生长基体分离并重复使用。

7.按照权利要求1所述的CVD生长大面积石墨烯的规模化方法，其特征在于：CVD生长的设备包括加热型CVD或等离子体增强CVD(PECVD)，CVD生长的工艺包括低压工艺或常压工艺，CVD生长的气氛包括还原性气氛或惰性气氛，CVD生长的加热方式包括电加热、感应加热、辐照加热或激光加热，CVD生长的冷却方式为缓慢冷却或快速冷却。

8.按照权利要求1所述的CVD生长大面积石墨烯的规模化方法，其特征在于：在生长基体的上下表面均形成石墨烯，石墨烯的平均层数为单层、双层、少层或多层，层数小于50层。

9.按照权利要求1所述的CVD生长大面积石墨烯的规模化方法，其特征在于：CVD生长中，首先将炉腔抽真空，直至压力小于1Pa，再通入流量为1～100sccm的氢气，并将压力维持在1～500Pa；在1～30分钟内将炉温升至300-1500℃，保温1～60分钟；然后随炉冷却至室温，或者对叠层的样品进行快速冷却至室温，冷却速度为10～20℃/秒，完成CVD生长。