[发明专利]大面积石墨烯制备设备

说明书

与本发明相关的大面积石墨烯制备设备包含如下部分：主机部；安装在上述主机部的上部，一侧可与进气口相连，另一侧可与真空单元相连的箱型炉(chamber)；安装在上述炉(chamber)的上部的第1加热器；可调节上述第1加热器与上述炉(chamber)的相对位置的第1加热器驱动单元；安装在上述炉(chamber)的下部的第2加热器；以及可调节上述第2加热器与上述炉(chamber)的相对位置的第2加热器驱动单元。

技术领域

本发明是关于大面积石墨烯制备设备的发明。

背景技术

石墨烯(Graphene)是仅由碳元素合成的同素体，该物质虽然薄却具有很高的电、热传导性，虽然硬却具有优异的柔韧性。为了把石墨烯应用于各类产业或研究领域中，其关键是大量制造品质优异的石墨烯且能控制其物质属性的技术。

在初期合成石墨烯时，是采用top-down方式的机械式剥离法(mechanicalexfoliation)从石墨中分离并提取石墨烯。其后，合成具有一定品质的大面积石墨烯成为研发的目标，bottom-up方式的化学合成法、CVD(Chemical Vapor Deposition)合成法、Epitaxy合成法等各类合成方法竞相发布。其中，采用CVD合成法的石墨烯大面积合成方法因使石墨烯研究进程提速而备受瞩目。

比较有名的一种采用CVD合成法的石墨烯合成方法是：首先把吸附了镍(Ni)、铜(Cu)、铂(Pt)等之类的碳素的过渡金属作为催化层准备好，然后在1000℃以上的高温中适量注入作为碳源的甲烷(CH4)、氢气(H2)和氩气(Ar)的混合气体。在高温中注入的混合气体中，碳素与催化层发生反应并快速冷却，碳素从催化层掉落，在其表面生成石墨烯。其后，运用蚀刻溶液把催化层或支持层分离，将其移至所需要的对象基板上。这种CVD合成法也被称为PE-CVD(Plasma Enhanced CVD)、ICP-CVD(Inductivity Coupled Plasma CVD)、LP-CVD(Low Pressure CVD)等多种合成法。

相关先行文献：

韩国公开专利第2016-0104431号(2016.09.05公开)；

韩国公开专利第2014-0000473号(2014.01.03公开)。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种可在研究室或者实验室等各类领域中使用、基于化学沉积(CVD)方法的大面积石墨烯制备设备。

与本发明相关的另一个目的在于，该装置的结构可调节加热器的加热温度、区域和位置，故而由此可以便于改变对象的种类或者石墨烯的合成条件。

与本发明相关的大面积石墨烯制备设备包含如下部分：主机部；安装在上述主机部的上部，一侧可与进气口相连，另一侧可与真空单元相连的箱型炉(chamber)；安装在上述炉(chamber)的上部的第1加热器；可调节上述第1加热器与上述炉(chamber)的相对位置的第1加热器驱动单元；安装在上述炉(chamber)的下部的第2加热器；以及可调节上述第2加热器与上述炉(chamber)的相对位置的第2加热器驱动单元。

作为与本发明相关的一个例子，上述第1加热器可能包含沿着与上述炉(chamber)平行的第1方向排列的多个第1线型加热器；上述第2加热器可能包含沿着与上述炉(chamber)平行的第2方向排列的多个第2线型加热器。

作为与本发明相关的一个例子，上述第1方向与上述第2方向可能垂直。

作为与本发明相关的一个例子，上述大面积石墨烯制备设备可能还包含如下部分：用于选择性地驱动上述多个第1线型加热器的第1电源驱动部；以及用于选择性地驱动上述多个第2线型加热器的第2电源驱动部。

作为与本发明相关的一个例子，基于相互间的关系，上述第1电源驱动部和上述第2电源驱动部可以被独立地驱动。