[发明专利]一种高效消除化学气相沉积法石墨烯褶皱的方法

摘要

一种高效消除化学气相沉积法石墨烯褶皱的方法，利用在高温环境下的可控质子注入，通过精确控制温度环境和生成质子的氢气等离子体功率和时间，在铜、镍等各种金属及其合金，氧化硅、碳化硅等各种非金属基体上，直接生长出无褶皱的超平整石墨烯薄膜，或者消除带有褶皱的石墨烯上的褶皱；所述等离子体辅助化学气相沉积系统包括等离子体发生器，真空系统，加热系统；其中等离子体发生器功率5～1000W，真空系统10‑5～105Pa，系统可控加热温度范围25～1000℃；多种衬底上在生长同时注入质子，直接生长出超平整的无褶皱石墨烯，也包括通过传统方式生长的带有褶皱石墨烯的质子注入后处理，减小和消除褶皱。

主权项

1.一种高效消除化学气相沉积法石墨烯褶皱的方法，其特征在于：利用在高温环境下的可控质子注入，通过精确控制温度环境和生成质子的氢气等离子体功率和时间，在铜、镍等各种金属及其合金，氧化硅、碳化硅等各种非金属基体上，直接生长出无褶皱的超平整石墨烯薄膜，或者消除带有褶皱的石墨烯上的褶皱；具体步骤如下：(1)将生长基体放置于等离子体辅助化学气相沉积系统，调节好合适的反应气氛和压强，同时调整合适的耦合匹配功率，当基体加热至一定温度后保持开始启动等离子体进行反应；所述等离子体辅助化学气相沉积系统包括等离子体发生器，真空系统，加热系统等；其中等离子体发生器功率可调范围为5～1000W，真空系统可调压强10^‑5～10⁵Pa，系统可控加热温度范围25～1000℃；所述使用的等离子体辅助化学气相沉积技术通过调节反应气氛和气流量、反应压强、加热温度、加热时间、等离子体功率和反应时间；反应气可为甲烷、氮气、氩气、氦气、氢气等；气流量为50～2000sccm；反应压强为1～20Pa；加热温度为500～1000℃，加热时间5min～2h；等离子体功率为5～200W，等离子体反应时间为60s～3600s；(2)生长过程的发生与结束：加热基体到指定温度，启动等离子体的功率和反应时间，使反应发生；反应结束，关闭反应气体，样品自然降温至室温。