[发明专利]一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法

权利要求书

1.一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在金属衬底上制备石墨烯薄膜；

2)将金属衬底连同其上的石墨烯薄膜切割成小片；

3)对介电材料衬底进行清洗；

4)将步骤2)中小片上的石墨烯作为籽晶转移到介电衬底上，得到石墨烯籽晶/介电衬底；

5)将石墨烯籽晶/介电衬底放入化学气相沉积系统中；

6)打开真空泵，将化学气相沉积系统中的气压抽至0.05Pa以下；

7)通入一定流量的高纯惰性气体，并打开加热电源，将生长腔加热至1000℃～1300℃；

8)通入一定流量的氢气、碳氢化合物，并调节惰性气体的流量，保温一定时间，促进石墨烯籽晶长大；

9)待石墨烯生长0.1～6h，生长完成后，关闭化学气相沉积系统的加热电源，关闭氢气和碳氢化合物流量计，使石墨烯/介电衬底随炉冷却至室温；

10)待生长室温度降至室温后，取出，获得长有大尺寸石墨烯晶畴的介电材料衬底。

2.根据权利要求1所述的一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，步骤1)所述的金属衬底采用原铜箔或氧化铜箔。

3.根据权利要求1所述的一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，步骤2)所述的小片尺寸为2～8×2～8mm²。

4.根据权利要求1所述的一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，步骤3)所述的介电材料衬底为单晶硅、300nm-SiO₂/单晶硅或蓝宝石单晶衬底。

5.根据权利要求1所述的一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，步骤4)中采用湿化学转移法将石墨烯作为籽晶转移到介电衬底上。

6.根据权利要求1所述的一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，步骤5)中石墨烯籽晶/介电衬底置于生长腔中温度最高区域。

7.根据权利要求1所述的一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，步骤7)所述的惰性气体可以是氦气、氖气、氩气或氮气，其流量控制在0.5sccm～500sccm，压强控制在5Pa～10⁵Pa。

8.根据权利要求1所述的一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，步骤7)所述的生长腔，其加热速率控制在1～50℃/分钟。

9.根据权利要求1所述的一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，步骤8)所述的氢气流量控制在0～500sccm；碳氢化合物主要为甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯或丙炔，其流量控制在0.1sccm～100sccm范围内，并控制化学气相沉积系统的总压强控制在10Pa～10⁵Pa范围内；步骤8所述的保温时间为0.1～6小时。

10.根据权利要求1所述的一种在介电材料衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，步骤9)中关闭化学气相沉积系统的加热电源后，让石墨烯/介电衬底样品随炉冷却，保持惰性气体、氢气、碳氢化合物流量保持不变。