[发明专利]一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法

权利要求书

1.一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于以下步骤：

步骤S100：将1mm厚的石英片2cm×2cm放入清洗液中，并加热至60℃浸泡后取出，再用酒精、丙酮、去离子水超声清洗并干燥，使用气枪吹干；其中，清洗液为H₂SO₄:H₂O₂＝2:1，将H₂O₂由引流棒缓慢引入H₂SO₄；

步骤S200：采用多靶蒸发薄膜设备，使用纯度为99.95％的高纯度靶材，沉积条件如下：基片温度为190-210℃；蒸发压强为2×10^-3Pa，溅射强度为9；将步骤(100)清洗干净的石英片表面镀上薄膜；

步骤S300：将步骤(200)中镀有薄膜的石英片放入管式炉内，通入保护气体H₂和Ar，其流量分别为100sccm和200scmm，快速升温至600～1000℃，退火处理后通入甲烷作为生长前驱体，气体浓度为10～100sccm，H₂和Ar流量分别降至10sccm和20sccm，进行生长，随后快速冷却至室温；

步骤S400：将步骤(300)中反应完的样品取出，放入刻蚀液中刻蚀，将石英片表面的薄膜刻蚀干净，最后再用去离子水清洗干净并使用气枪吹干，即可获得大面积无需转移的高质量石墨烯结构；其中，刻蚀液为CuSO₄:HCl:H₂O＝1g:5ml:5ml。

2.根据权利要求1所述的一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：所述石英片表面所镀的薄膜为铜膜、镍膜、金膜、铂膜、铁膜及其复合膜。

3.根据权利要求2所述的一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：所述石英片表面所镀的薄膜的厚度为1～1000nm。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：采用镀膜的方式为电子束蒸发、热蒸镀、磁控溅射方法。

5.根据权利要求4所述的一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：氢气的浓度为10～60sccm，甲烷的浓度为10～40sccm。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：在管式炉中的退火温度为700～900℃。

7.根据权利要求6所述的一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于：退火时间为1～60min，生长时间为10～30min。