[实用新型]一种多层及大面积石墨烯生长用石英舟

说明书

本实用新型属于石墨烯生长平台的技术领域，尤其涉及石墨烯生长用一层、多层、卷对卷等多功能支撑平台，包括管状石英舟、石英插板和石英滑块；所述的管状石英舟是管状石管，其外径小于生长用石英管内径，且其管状石英舟外壁可采用金属箔卷绕，实现大面积卷对卷石墨烯生长；所述的石英插板是多层上下平行的石英插板，可实现单层或多层石墨烯生长，其与管状石英舟内壁以点焊连接；所述的石英滑块用于支撑管状石英舟在生长用石英管内部滑动。本实用新型发明的有益效果是：石墨烯生长平台结构简单，易于加工，可同时实现石墨烯生长用的单层、多层、卷对卷等支撑模具，解决了单次装载金属基底较少，以及大面积石墨烯生长的需求。

技术领域

本实用新型涉及石墨烯生长的技术领域，尤其涉及一种大量及大面积石墨烯生长用的石英舟。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以 sp2 杂化轨道组成的二维碳纳米材料，由于石墨烯特殊的化学与物理结构，使其在声、光、电、力、热等方面都具有十分优异的性质。石墨烯制作的柔性透明电极与一般的普通电极相比，具有更强的透光率、能耗更低、光电转化率更高、导热性更好，使得单层石墨烯在透明导电的电极领域有很大的应用潜力，但这需要大面积制备技术支撑。目前单层功能化的石墨烯，就如何实现大面积pn结掺杂调制，或制备多层石墨烯，既可打开石墨烯带隙，也可增加光吸收，是目前石墨烯研究攻克的研究目标，这也使得大量石墨烯批量制备及大面积制备技术显得很关键，也彰显石墨烯作为二维材料，在光电子材料应用领域拥有极其广阔的前景。

大量及大面积高质量石墨烯的制备技术，目前主要还是化学气相沉积法。石墨烯可基于贵金属催化生长技术，在铜箔或镍箔表面大面积及高质量地生长，然后转移到指定衬底，目前化学气相沉积生长和转移技术已相当成熟。利用化学气相沉积法制备的石墨烯不但面积较大，而且其层数和质量可以控制，现已逐渐成为石墨烯制备的主流方法。

化学气相沉积石墨烯生长用金属衬底箔，需要放置在一个平台上，以提供在高温条件下的金属箔变软的平台支撑。大量及大面积石墨烯制备用石英平台技术中，如中国专利文献CN203451615 U提供了《生长石墨烯用石英平台》，此平台的优点是提供了大量石墨烯制备的可能。缺点是相邻石英平板之间用石英柱支撑，其工艺制作复杂，且多次焊接后不一定能保证相邻的石英平板水平或平行；也不能提供大面积卷对卷石墨烯制备。中国专利文献CN102517633 B提供了《一种生长石墨烯的支架及方法》，此模具提供了一种螺旋式的卷绕结构。缺点是石英的连续卷绕结构制作工艺复杂，且卷曲结构上的温度偏差大，此模具更不能用于平整的金属箔生长支撑平台。另外，这些专利也没有考虑石英管内部的温度场分布。因为炉体石英管内部的温度均匀性也影响石墨烯生长的均匀性，所以需要考虑金属箔位于温度均匀的等温面区域。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺点，提供一种生产效率高，且同时满足平整的平面支撑平台及卷对卷式的支撑平台，解决平面内大量及卷式大面积石墨烯生长的技术不足。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种多层及大面积石墨烯生长用石英舟，该平台置于管状石英管内进行石墨烯生长，包括外径小于石英管内径的管状石英舟、水平放置的多块石英插板、支撑管状石英舟在石英管内壁滑动的石英滑块。

为了实现卷对卷式石墨烯的生长，完整无缺口的管状石英舟外壁可以用作卷绕金属箔支撑平台。

为了保证平整石墨烯单独或批量生长，石英插板可设置成奇数层，以提供金属箔支撑平台。

为了实现加热用石英管与载物的管状石英舟的中心线同轴，以促进石墨烯大面积均匀生长，金属箔应放置在石英管内部的等温面上；通过焊接在管状石英舟外壁的石英滑块，调整石英滑块或石英棒圆柱的直径，使其在石英管内部支撑起管状石英舟，实现石英管与管状石英舟的中心线重合。以便调整金属箔置在石英管内部的等温面上。