[实用新型]一种碳化硅外延法制备石墨烯的装置

说明书

本实用新型公开了一种碳化硅外延法制备石墨烯的装置，包括了进气装置、反应装置和尾气处理装置，所述进气装置包括了进气管、气体流量控制器组件及控制阀门组件；所述反应装置包括了设置在反应装置内壁上铜管A、感应线圈A、高频感应加热设备、多个镍铬铁合金托盘和多个金属多孔板；所述反应装置的左侧设有抽气阀门，接入离所述反应装置近端的分子泵A和远端的机械泵；所述尾气处理装置包括气体流量控制器B、加热室、储气室。该装置生产出的石墨烯量多，达到工业生产的标准，同时对废气进行处理，不会对环境造成影响。

技术领域

本实用新型涉及一种碳化硅外延法制备石墨烯的装置。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯在制作锂电池负极时，可以在两面镶嵌锂离子，从而具有普通碳材料两倍甚至更多的比容量，同时石墨烯的微观褶皱表面提供了锂离子额外的存储空间。碳化硅外延生长法制备石墨烯是以SiC单晶片为原料，进行去氧化物处理，然后在高温（通常>1400℃）和超高真空（通常<10^-6Pa）（或氩气等稀有气体保护气氛）条件下使其表层中的Si原子蒸发，表面剩下的C原子通过自组形势发生重构，即可得到基于SiC单晶基底的石墨烯，被广泛认为是实现石墨烯在大规模集成电路中应用的唯一途径。目前，碳化硅外延生长法制备石墨烯的设备达不到工业生产的标准，生产的石墨烯的量较少，并且尾气处理不好，容易对环境造成影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种碳化硅外延法制备石墨烯的装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种碳化硅外延法制备石墨烯的装置，包括了进气装置、反应装置和尾气处理装置，其特征在于：所述进气装置包括了进气管、气体流量控制器组件及控制阀门组件；所述反应装置包括了设置在反应装置内壁上铜管A、设置在铜管A上的感应线圈A、与感应线圈A相连的高频感应加热设备、多个镍铬铁合金托盘和多个金属多孔板；所述反应装置的底部和顶部分别设有多个进气口和出气口；所述反应装置的左侧设有抽气阀门，接入离所述反应装置近端的分子泵A和远端的机械泵；所述反应装置的出气口设有一个分子泵B；所述尾气处理装置包括氢气流量控制器B、加热室、储气室。

优选地，所述铜管A需要进行绝缘处理，所述感应线圈A设置在所述铜管A之上后需要用绑绕耐高温绝缘胶带。

优选地，所述镍铬铁合金托盘两侧焊接在所述金属多孔板上，所述金属多孔板与所述铜管A为可拆卸式连接。

优选地，所述气体流量控制器组件包括了氢气气源A、硅烷气源及氩气气源流量控制器，分别在进气口设置了氢气气源控制阀门A、硅烷气源控制阀门和氩气源控制阀门。

优选地，所述高频感应加热设备在通电情况下，可以使得反应装置内的金属和反应物质在互感电流的作用下加热到800℃-1800℃。

优选地，所述反应装置外侧设有冷却管，其材质为纤维增强塑料软管，所述冷却管与水箱连接。

优选地，所述加热室内设置有铜管B、缠绕在铜管B上的感应线圈B和加热控制器，所述氢气流量控制器B连接有一氢气气源控制阀门B，其中加热控制器B直接控制感应线圈B的发热功率。

本实用新型具有以下优点：一种碳化硅外延生长法制备石墨烯的设备通过多层结构使得生产出的石墨烯量多，达到工业生产的标准，同时对废气进行处理，该装置不会对环境造成影响。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图；