[发明专利]一种利用多苯环碳源低温化学气相沉积生长大面积石墨烯的方法

权利要求书

1.一种化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：以多苯环芳香族碳氢化合物作为碳源，采用碳源分解法或碳源旋涂法在铜箔表面生长出石墨烯。

2.如权利要求1所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：所述多苯环芳香族碳氢化合物为苯或稠环芳烃。

3.如权利要求2所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：所述稠环芳烃选自萘、蒽、菲、芘、苝和六苯并苯。

4.如权利要求1所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：所述铜箔的表面粗糙度在50nm以下。

5.如权利要求1或4所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：在生长石墨烯之前，先将所述铜箔在保护气氛下进行退火处理，所述退火过程的温度保持在900-1050℃，气压在4000-10000Pa之间，退火时间控制在30-90min之间。

6.如权利要求1所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：所述保护气氛为氩气和氢气的混合气。

7.如权利要求1所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：

采用碳源分解法在铜箔表面生长石墨烯时，具体步骤包括：将碳源放置在管式炉的进气端，将铜箔放置于所述管式炉的中央，控制所述管式炉中央区域温度为400-700℃；通入载气，并将碳源温度升至80-350℃，在铜箔表面生长出石墨烯；然后，停止加热，随炉冷却至室温后取出生长有石墨烯的铜箔；

采用碳源旋涂法在铜箔表面生长出石墨烯时，具体步骤包括：将碳源溶于甲苯中制成混合液再旋涂于所述铜箔上，并将所述铜箔放置于管式炉中央；通入载气，并将管式炉的炉温升至400-700℃，在铜箔表面生长出石墨烯；然后，停止加热，随炉冷却至室温后取出生长有石墨烯的铜箔。

8.如权利要求7所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：

采用碳源分解法在铜箔表面生长石墨烯时，所述碳源的重量为15-150mg；

采用碳源旋涂法在铜箔表面生长出石墨烯时，所述混合溶液中，碳源与甲苯的重量体积比为5-20mg/ml。

9.如权利要求7-8任一所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：当炉温升至生长石墨烯所需的温度时，保温20-40min；石墨烯生长期间的工作气压为4000-10000Pa。

10.如权利要求9所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：所述载气为氩气和氢气的混合气。

11.如权利要求1-4、6-8或10中任一所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：还包括将制备出的石墨烯转移至目标衬底上的如下步骤：

(1)在生长有石墨烯的铜箔表面旋涂一层PMMA薄膜；将其漂浮于过硫酸铵水溶液中腐蚀去除铜箔，随后用去离子水清掉溶液中的铜离子；

(2)将去除铜箔后的PMMA/石墨烯转移到目标衬底上，再整体浸泡于丙酮中溶解去除PMMA，采用酒精清洗去除残留的丙酮，最后退火处理去除残留的PMMA。

12.如权利要求11所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述退火处理于还原或者惰性气氛中进行，退火温度为300-450℃，退火时间为40-90min。

13.如权利要求12所述的化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：所述还原或者惰性气氛选自氢气、氩气或者氢气和氩气的混合气。