[发明专利]一种制备大面积高质量石墨烯的方法

摘要

一种制备大面积高质量石墨烯的方法，采用遮光材料在生长腔的高温区营造出一片阴影区域，用于遮挡通过热辐射到达金属衬底表面的热量，从而在金属衬底上形成局部低温区，使活性碳原子在该低温区形成局部过饱和并形成石墨烯晶核，并在阴影区逐渐长大。随着石墨烯生长前沿的扩大，在单位时间内能够吸纳更多的活性碳原子进入石墨烯晶格中，因此，在石墨烯的持续生长过程中可以适当提高前驱体的浓度，从而实现石墨烯的快速制备。采用本发明所述方法，不仅可以获得大面积高质量的石墨烯，而且形核生长过程可控，生长速度快，更有利于实现大面积高质量石墨烯的工业化制备，从而促进石墨烯应用研究的发展。

主权项

1.一种制备大面积高质量石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将金属衬底置于卧式化学气相沉积系统的生长腔中，并密封生长腔；2)打开真空泵，将生长腔内的压强抽至0.05Pa以下；3)通入一定流量的高纯氢气，并打开加热电源，将生长腔中衬底加热至1000℃～1075℃；4)当温度达到生长温度后，通入一定流量的碳氢化合物前驱体和惰性气体，并调节氢气的流量，使生长腔中的压强保持在10Pa～105Pa范围内；5)通过传动系统，将金属衬底一端缓慢拉入遮挡区域，诱导石墨烯在金属衬底上形核并缓慢生长；6)继续缓慢拖动金属衬底，使金属衬底各部依次缓慢通过遮挡区域，促使石墨烯生长界面定向推向金属衬底末段，最终长满整个金属衬底，形成石墨烯/金属衬底；7)生长结束后，关闭化学气相沉积系统的加热电源，关闭氢气和碳氢化合物流量计，使石墨烯/金属衬底随炉冷却至室温；8)待生长腔内温度降至室温后，取出石墨烯/金属衬底，获得大面积高质量的石墨烯样品。