[发明专利]一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法

权利要求书

1.一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在金属基底(1)上涂布一层碳源溶液(2)，并烘干碳源溶液(2)至固化；

2)将金属基底(1)表面固化后的碳源溶液(2)图形化形成多个固态碳源(3)；

3)将整个金属基底(1)放入CVD反应腔中，进行石墨烯成核，使得固态碳源(3)的碳原子重组定点成核；

4)在碳原子重组定点成核后，碳原子扩散至整个金属基底(1)上，形成石墨烯薄膜(4)；

5)对生成的石墨烯薄膜(4)进行冷却降温，完成石墨烯薄膜(4)的制备。

2.根据权利要求1所述的一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述碳源溶液(2)可以为聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯的共聚物、聚醚、聚酯、聚烯烃中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，在所述步骤1)中，采用的金属基底(1)为经过退火的Cu、Ru、Ni、Ir、Pt等金属中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，在所述步骤1)中，先将金属基底(1)平整的铺放在硅片上，再在金属基底(1)上涂布一层浓度为10％的所述碳源溶液(2)，并通过甩胶机以3000r/m甩胶转速进行50s的甩胶，使得碳源溶液(2)均匀涂布。

5.根据权利要求3所述的一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，在所述步骤1)中，将碳源溶液(2)烘干至固化过程中的具体操作为：将放置有涂有碳源溶液(2)的金属基底(1)的硅片放入到温度为110℃的烘干炉中烘干碳源溶液(2)至固化，烘干时间为20分钟。

6.根据权利要求3所述的一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，在所述步骤2)中，采用等离子体刻蚀方法将金属基底(1)表面固化的碳源溶液(2)进行图形化形成多个固态碳源(3)，每平方毫米金属基底(1)上分布一个面积为0.25mm²的固态碳源(3)，所述固态碳源(3)的厚度为40～80nm。

7.根据权利要求3所述的一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，将整个金属基底(1)放入CVD反应腔中，通入流量分别为200sccm和50sccm的氩气和氢气，且CVD反应腔中的反应温度为400～500℃，反应压强为常压，使得固态碳源(3)的碳原子重组定点成核。

8.根据权利要求7所述的一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，在所述步骤4)中，当固态碳源(3)先进行了碳原子重组定点成核后，整个金属基底(1)在CVD反应腔中，以生长环境保持生长20～40分钟，生长环境的压强为常压、温度为400～500℃、并通入流量分别为200sccm和50sccm的氩气和氢气，使得碳原子扩散至整个金属基底(1)上，形成石墨烯薄膜(4)。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种低温定点成核制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，所述步骤5)中，石墨烯薄膜(4)在冷却降温过程中，通入流量分别为200sccm和50sccm的氩气和氢气，直至石墨烯薄膜(4)冷却至室温为止，完成石墨烯薄膜(4)的制备。