[发明专利]一种石墨烯单晶的制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯单晶的制备方法，包括：对石墨烯单晶基底进行升温；对升温后的石墨烯单晶基底进行预处理，以去除石墨烯单晶基底中的碳杂质；向预处理后的石墨烯单晶基底依次循环通入生长气体、氧化刻蚀气体及惰性气体，使得石墨烯单晶基底上的石墨烯单晶能够生长，形成石墨烯晶粒；其中，在依次循环通入所述生长气体及所述氧化刻蚀气体时，按照预设的气体增长量逐渐增大所述生长气体及所述氧化刻蚀气体的通入量；如此，在生长过程中，因依次循环通入氧化刻蚀气体，可以减小石墨烯的成核密度；每次是按照预设的气体增长量逐渐增大生长气体的通入量，可以在石墨烯单晶的生长过程中，提供足够量的生长气体，提高了石墨烯单晶的生长速率。

技术领域

本发明属于石墨烯制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯单晶的制备方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体材料，在电、光、机械强度上的优异特性，使其在电子学、太阳能电池、传感器等领域有着众多潜在应用。

虽然石墨烯的需求巨大，但其制备速度缓慢，常规的化学气相沉积(CVD，ChemicalVapor Deposit)生长方法制备一块厘米级别尺寸的单晶石墨烯薄膜需要近20小时，严重制约了石墨烯在实际生产中的应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种石墨烯单晶的制备方法，用于解决现有技术中制备石墨烯单晶制备效率低的技术问题。

本发明提供一种石墨烯单晶的制备方法，所述方法包括：

对石墨烯单晶基底进行升温；

对升温后的所述石墨烯单晶基底进行预处理，以去除所述石墨烯单晶基底中的碳杂质；

向预处理后的所述石墨烯单晶基底依次循环通入生长气体、氧化刻蚀气体及惰性气体，使得所述石墨烯单晶基底上的石墨烯单晶能够生长，形成石墨烯晶粒；其中，在依次循环通入所述生长气体及所述氧化刻蚀气体时，按照预设的气体增长量逐渐增大所述生长气体及所述氧化刻蚀气体的通入量。

上述方案中，所述对石墨烯单晶基底进行升温，包括：将所述石墨烯单晶基底的温度升至600～1083℃。

上述方案中，所述对升温后的所述石墨烯单晶基底进行预处理，包括：

在氧化气体、还原气体或者惰性气体中对所述升温后的所述石墨烯单晶基底进行退火。

上述方案中，所述向预处理后的所述石墨烯单晶基底依次循环通入生长气体、氧化刻蚀气体及惰性气体时，循环的次数包括2～100次。

上述方案中，所述预设的气体增长量包括1～100sccm。

上述方案中，所述向预处理后的所述石墨烯单晶基底依次循环通入氧化刻蚀气体时，所述氧化刻蚀气体每次通入的时长为1～5000ms。

上述方案中，所述生长气体包括：甲烷CH₄或者乙烷C₂H₆。

上述方案中，所述氧化刻蚀气体包括：氧气O₂或者所述O₂与氩气Ar的混合气体。

上述方案中，所述向预处理后的所述石墨烯单晶基底依次循环通入生长气体、氧化刻蚀气体及惰性气体后，包括：

对生长后的所述石墨烯单晶基底进行降温，使得所述石墨烯单晶基底的温度小于200℃。

上述方案中，所述石墨烯单晶基底包括：铜Cu基底、镍Ni基底、铂Pt基底、硅Si基底、锗Ge基底、二氧化硅SiO₂基底、蓝宝石Sapphire基底及氧化锌ZnO基底中的任意一种。