[发明专利]一种石墨烯的制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯的制备方法，制备方法包括步骤：提供生长衬底，且生长衬底具有生长表面；提供固态氧源，并使固态氧源与生长表面之间保持一定间距；以及提供石墨烯生长气体，并通过固态氧源提供氧源，以基于石墨烯生长气体及氧源于生长表面上生长石墨烯。通过上述技术方案，本发明通过在石墨烯生长过程中提供氧源的方式，控制石墨烯的成核密度，控制石墨烯晶畴的尺寸，并通过固态氧源远程供氧的方式，解决了供氧过程中存在安全风险、衬底表面平整度下降以及供氧量低、容易引入杂质等问题，实现了重复性高、高效、安全的供氧，适用于CVD石墨烯的批量制备。

技术领域

本发明属于石墨烯制备技术领域，特别是涉及一种石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是由sp²杂化的碳原子组成的六角蜂窝状二维无机晶体材料，可视为各维碳材料 (零维巴基球、一维碳纳米管、三维石墨)的基本结构单元。在石墨烯中发现的量子霍尔效 应、弱局域化效应等新奇的物理性质为基础物理研究提供了模型，并且其高电子迁移率、高 透光率、高机械强度、抗氧化、易修饰等优良性能，使石墨烯在纳米电子学，自旋电子学以 及环保等领域具有广阔的应用前景。

目前，在高定向热解石墨机械剥离法、SiC热蒸发法、氧化石墨烯还原法、碳纳米管切 割法等众多制备方法中，CVD法被公认为是最经济、省时，并且可以制备大面积石墨烯的一 种方法。其原理是将含有构成薄膜元素的气态反应源及其他反应需要的气体引入反应室，一 定条件下在衬底表面发生化学反应生成薄膜。然而，CVD方法制备的石墨烯为多晶结构，因 为单晶晶粒尺寸太小而使目前制备的石墨烯样品的性质与理论值相差很大，因此，增大多晶 石墨烯单晶晶粒尺寸是提高石墨烯性质的最有效的方法。增大石墨烯晶畴的方法有很多，比 如提高衬底温度，降低碳源浓度、提高氢气比例等，但难以有效改善石墨烯晶畴且不产生其 他有害影响，难以重复性高、高效、安全且批量制备石墨烯。

因此，如何提供一种石墨烯的制备方法以解决现有技术中的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种石墨烯的制备方法，用于解 决现有技术中难以有效改善石墨烯晶畴且不产生其他有害影响，难以重复性高、高效、安全 且批量制备石墨烯等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种石墨烯的制备方法，所述制备方法包 括如下步骤：

提供生长衬底，且所述生长衬底具有生长表面；

提供固态氧源，并使所述固态氧源与所述生长表面之间具有间距；以及

提供石墨烯生长气体，并使所述固态氧源提供氧源，以基于所述石墨烯生长气体及所述 氧源于所述生长表面上生长石墨烯。

作为本发明的一种可选方案，所述生长衬底的材料包括金属，所述固态氧源的材料包括 氧化物，所述氧化物包括所述金属所含元素的氧化物。

作为本发明的一种可选方案，所述生长衬底的材料包括铜、镍以及铂中的至少一种；所 述固态氧源的材料包括铜的氧化物，所述铜的氧化物包括氧化铜以及氧化亚铜中的至少一种。

作为本发明的一种可选方案，所述生长衬底包括线状衬底、泡沫状衬底、箔片状衬底以 及薄膜状衬底中的至少一种；所述固态氧源的形态包括粉状氧源及薄膜状氧源中的至少一种。

作为本发明的一种可选方案，所述固态氧源与所述生长表面之间的间距介于10μm-100cm 之间。

作为本发明的一种可选方案，所述固态氧源的设置方式包括所述固态氧源设置于所述生 长衬底的侧部、所述固态氧源与所述生长表面相对设置以及所述固态氧源环绕所述生长衬底 设置中的至少一种。