[发明专利]一种双层或三层石墨烯制备方法

说明书

本发明公开了双层或三层石墨烯制备方法，以化学气相沉积系统为生长制备系统，铜或铜镍合金箔为生长衬底来生长大面积均匀一致的双层及三层石墨烯；且所述金属箔衬底放置于一个限域空间内，这一限域空间由另一片同样的金属箔折叠或卷曲成的金属箔口袋或金属箔管来实现，双层或三层石墨烯能够通过气相沉积生长在金属箔衬底上；用于生长石墨烯的气源为甲烷、乙烯或乙炔和氢气，生长温度900‑1050℃；生长时间30‑600分钟；系统压强范围从0.1Torr到大气压。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯材料的制备方法，尤其是双层和三层石墨烯制备方法。

背景技术

石墨烯是SP2杂化的单原子层碳材料，室温下载流子迁移率超过10,000cm²V^-1s^-1，比传统微电子电路中的硅的迁移率高两个数量级，因此石墨烯在未来的电子器件中可能发挥重要作用。然而石墨烯是零带隙的半金属，这意味着石墨烯电子器件无法实现完全 关闭状态，这是石墨烯在电子学领域实现应用的本征缺陷，目前仍无法解决。

具有“AB堆垛”的双层和“ABC堆垛”的三层石墨烯和单层石墨烯在结构上只相 差1-2层碳原子，理论和实验均已发现，如果在由双层和三层石墨烯加工成的器件上施 加一个垂直于其沟道平面的静电场时，石墨烯能够在保持其高迁移率的情况下打开一个 250毫电子伏特的能带隙，这使得双层和三层石墨烯在电子学领域的应用就非常有前景 了。双层或多层石墨烯制备是研究的热点问题。

发明内容

本发明目的是，以化学气相沉积系统为生长设备，铜箔或铜镍合金箔为生长衬底来生长大面积均匀一致的双层及三层石墨烯。

本发明的技术方案是，双层或三层石墨烯制备方法，以化学气相沉积系统为生长制备系统，金属箔(铜或铜镍合金箔)为生长衬底来生长大面积均匀一致的双层及三层 石墨烯；且所述金属箔衬底放置于一个限域空间内，这一限域空间由另一片同样的金属 箔折叠或卷曲成的的金属箔口袋或金属箔管来实现(具体结构请见示意图)，双层或三 层石墨烯能够通过气相沉积生长在同样金属箔衬底(铜箔或铜镍合金箔等)上；用于生 长石墨烯的气源为甲烷、乙烯或乙炔和氢气，生长温度900-1050℃；生长时间30-600 分钟；系统压强范围从0.1Torr到大气压。

金属箔口袋在接口处有的缝隙与外界连通；金属管限域空间通过两端与外界连通， 生长衬底放置于口袋或管的内部。

系统压强范围从0.1Torr到大气压(通过氩气来调控生长系统内的压强)。

且所述金属箔生长衬底放置于由另一片金属箔做成的金属箔口袋或金属箔管中，双层或三层石墨烯能够通过气相沉积在生长衬底铜箔上；如下图所示。

有益效果：本发明以化学气相沉积系统为生长设备，金属箔为生长衬底来生长大面积均匀一致的双层及三层石墨烯。生长在金属箔上的双层和三层石墨烯可以作为场效应晶体管的沟道材料，实现高开关比的石墨烯场效应器件。

附图说明

图1为本发明的生长衬底的示意图；图1(a)金属箔口袋的正视图；(b) 金属箔口袋的截面图；(c)金属管的正视图；(d)金属管的截面图

注意：(b)中所示为金属箔口袋的截面图，实际生长过程中，铜口袋侧面并未被 剪开。

图2和图3均为铜箔衬底上二层及三层石墨烯的照片。

具体实施方式