[实用新型]一种等离子体原位刻蚀与辅助生长的石墨烯制备系统有效

专利信息
申请号: 201720140485.3 申请日: 2017-02-16
公开(公告)号: CN206502603U 公开(公告)日: 2017-09-19
发明(设计)人: 王振中 申请(专利权)人: 厦门烯成石墨烯科技有限公司
主分类号: C01B32/184 分类号: C01B32/184
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 361015 福建省厦门市*** 国省代码: 福建;35
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 一种 等离子体 原位 刻蚀 辅助 生长 石墨 制备 系统
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及石墨烯制备系统的技术领域,特别涉及到一种等离子体原位刻蚀与辅助生长的石墨烯制备系统。

背景技术

石墨烯是由碳原子之间以sp2杂化成键形成的蜂窝状六角平面晶体,石墨烯独特的晶体结构,使其具有优异的力学、热学、光学和电学性质,石墨烯每l00nm 距离上可承受的压力约为2.9μN,导热系数高达5300W/m·K,单层石墨烯能够吸收约2.3%的可见光,石墨烯的电阻率约10-8Ω.cm。因此石墨烯在电子器件、锂电池、传感器、透明电导电极等领域有着巨大的应用前景。

目前,石墨烯的制备方法有机械剥离法、氧化还原法、外延生长法和化学气相沉积法。机械剥离法制备石墨烯效率低;而氧化还原法制备石墨烯过程需要使用大量的强酸物质,制备过程中容易产生有毒气体,且制备的石墨烯具有较大的表面缺陷;外延生长法制备石墨烯成本高,因其用的碳化硅原料价格高昂。通过比较,化学气相沉积法可以实现石墨烯的大规模、高质量生长,但是现有技术中的化学气相沉积法在制备过程中石墨烯的层数仍然难以控制。例如,中国专利文献CN104498902A公开了一种常压化学气相沉积石墨烯薄膜的制备方法,其通过控制碳源量和生长时间来控制铜箔上石墨烯的层数,铜箔在制备过程主要起催化作用,然而石墨烯在铜衬底上生长是一个自限制过程,当石墨烯长满铜箔后,铜箔无法再发挥催化作用,石墨烯无法继续生长,因此该方法只能用于单次制备石墨烯薄膜,制备过程中石墨烯的层数仍然无法实现可调控。

发明内容

为解决现有技术中石墨烯制备过程中无法实现层数可控的问题,进而提供一种等离子体原位刻蚀与辅助生长的石墨烯制备系统。

为此,本实用新型采取的技术方案为:

一种等离子体原位刻蚀与辅助生长的石墨烯制备系统,其特征在于:所述系统由机架、高温管式炉、石英管、微波等离子体发生装置、微波等离子体刻蚀装置、磁力杆组成。所述石英管通过支撑机构固定在机架上;所述高温管式炉通过滑动轨道连接在机架上,沿石英管外壁径向移动;所述系统还包括进气组,所述进气组包括气源和进气石英管,所述进气石英管的一端从石英管进样端延伸至石英管中,另一端在石英管外与气源相连;所述微波等离子发生装置包围在石英管外的进气石英管外部;所述微波等离子体刻蚀装置包围在石英管外部,设置在磁力杆和高温管式炉之间。

优选的,所述进气组还包括气体质量流量控制器和阀门,所述气体质量流量控制器和阀门设置在气源和进气石英管之间,并通过导气管相连接。所述进气组分为两路,其中一路经过微波等离子体发生装置进入到石英管中;另一路直接进入石英管。

优选的,所述气源包括氩气、甲烷和氢气。

优选的,所述设备还包括真空系统和过压保护器,所述真空系统和过压保护器通过法兰连接到石英管进样端口。

优选的,所述真空系统包括真空泵和真空压力计,通过导气管与法兰相连接。

优选的,所述磁力杆与石英管的一端由法兰连接。

本实用新型的目的在于提供一种等离子体原位刻蚀与辅助生长的石墨烯制备系统。铜箔做成信封状,该设备先利用微波等离子体发生装置辅助生长石墨烯,在这个过程石墨烯在铜箔衬底上通过扩散作用结晶生长,是一个自限制过程,当外表面的铜都长满石墨烯后,铜箔不在催化裂解甲烷,生长停止。部分高温熔入铜中的碳,在降温的过程中,在铜箔表面析出,在信封状铜箔内表面成生石墨烯。拉动磁力杆将生长有石墨烯的铜箔移入微波等离子体刻蚀装置中,对信封状铜箔外表面的石墨烯进行原位刻蚀。因金属对微波具有屏蔽作用,在刻蚀过程中信封状铜箔内表面的石墨烯仍完整保留,刻蚀后的信封状铜箔外表面的铜裸露,重新具有催化活性。再推动磁力杆将刻蚀后的铜箔移入高温管式炉中进行加热再次催化生长石墨烯,生长完成后拉动磁力杆将生长有石墨烯的铜箔再次移入到微波等离子刻蚀装置中进行刻蚀。如此往复生长与刻蚀,实现石墨烯层数可控的生长。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解,下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图,对本实用新型作进一步详细的说明,其中:

图1为本实用新型等离子原位体刻蚀与辅助生长的石墨烯制备系统的结构示意图。

具体实施方式

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于厦门烯成石墨烯科技有限公司,未经厦门烯成石墨烯科技有限公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201720140485.3/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code