[实用新型]一种大面积生长石墨烯的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石墨烯生长设备技术领域，尤其涉及一种大面积生长石墨烯的装置。

背景技术

石墨烯是碳原子基于sp2杂化组成的六角蜂巢状结构，仅一个原子层厚的二维晶体。2004年，Andre Geim和Konstant in Novoselov等人发现稳定存在的单层石墨烯，也因其在石墨烯方面的开创性工作而获得2010年诺贝尔物理学奖。近年来，石墨烯在微电子、量子物理、材料、化学等领域都表现出许多令人振奋的性能和潜在的应用前景，吸引了科学界和工业界的广泛关注。石墨烯具有优异的力、热、光、电等性质。石墨烯常温下的电子迁移率超过15000cm2/V·s，超过碳纳米管和硅晶体，而电阻率只约10^-6Ω·cm，比铜或银的更低，是目前世上电阻率最小的材料。而其高达97.7％的全波段透光率是其他导电材料难以匹敌的。目前工业上通常采用金属基底的化学气相沉积(CVD)法作为制备石墨烯。但是对于大尺寸的石墨烯生长还存在着工艺难度，缺乏一种石墨烯大面积生长的生长装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大面积生长石墨烯的装置，克服了石墨在传统生长装置气体分布不均、制备量小、产能低、的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种大面积生长石墨烯的装置，包括石英管、通气腔体、金属基底，所述通气腔体内部中空，所述通气腔体为螺旋式柱状结构，所述金属基底的形状与所述通气腔体的形状相匹配，所述金属基底沿着所述通气腔体内表面螺旋卷曲，所述通气腔体最内圈的端部与所述金属基底最内圈的端部固定连接在一起，所述通气腔体的最内圈的一侧上和最外圈的同一侧上均设有进气口，所述通气腔体的内表面上设有多个出气孔，所述石英管套设在所述通气腔体外，包覆住整个所述通气腔体。

本实用新型的有益效果是：结构简单，有利于大面积卷式生长石墨烯，节省空间，同时石墨烯生长均匀、提高产量。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述出气孔均匀分布在所述通气腔体的内表面上，所述出气孔为通孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：出气孔成阵列式均匀分布，使得反应气体可以出气均匀，使得金属基底表面形成均匀的气体环境，有利于石墨烯均匀生长。

进一步，所述通气腔体每一圈之间的间隔大于等于1mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：适当的距离有利于放置金属基底，使得金属基底上充分生长石墨烯。

进一步，所述通气腔体内表面与外表面之间的距离为1～2mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：通气腔体采用恰当的厚度，为金属基底提供适宜石墨烯生长的气体环境，有利于石墨烯的快速均与生长。

进一步，所述石英管的内径大于所述通气腔体最外圈的外径0.1～50mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：石英管的内径略大于通气腔体最外圈的外径，使得通气腔体能放入石英管内，同时与石英管之间留有较小间隙。

进一步，所述通气腔体的轴向长度大于所述金属基底的轴向长度。

采用上述进一步方案的有益效果是：使得通气腔体可以完全覆盖住金属基底，有利于石墨烯生长。

进一步，所述通气腔体由石英或者刚玉制成。

采用上述进一步方案的有益效果是：石英或刚玉耐高温，保证石墨烯在高温环境中生长不会造成装置变形和损坏，沿着装置的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种大面积生长石墨烯的装置取下石英管的结构示意图；

图2为本实用新型一种大面积生长石墨烯的装置的横截面示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、通气腔体，2、出气孔，3、进气口，4、金属基底，5、石英管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。