[发明专利]一种利用任意指数面的单晶铜箔生长单晶石墨烯的方法

权利要求书

1.一种利用任意指数面的单晶铜箔生长单晶石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1，制备任意指数面的单晶铜箔；

S2，选用所述单晶铜箔作为衬底，并在其上生长出高质量超大尺寸的单晶石墨烯；

其中，步骤S1具体包括如下步骤：

S11，将多晶铜箔放置于管式炉中，在空气中加热至150～200℃，使多晶铜箔氧化；

S12，在管式炉中通入Ar气与H₂气体的混合气体，Ar气与H₂气的流量之比为10：1-100：1，然后开始升温至950-1060℃，升温过程持续60-120min；

S13，温度升至950-1060℃时，Ar气与H₂气体流量保持不变，进行退火过程；

S14，退火结束后，关闭加热电源，以Ar和H₂为保护气体，自然冷却至室温以得到单晶铜箔；

其中，所述单晶铜箔的指数面为Cu(211)、Cu(323)、Cu(110)、Cu(236)、Cu(331)、Cu(256)、Cu(553)、Cu(659)、Cu(736)、Cu(748)或Cu(671)；

其中，步骤S2具体包括如下步骤：

S21，将由步骤S1获得的单晶铜箔放入管式炉中，通入氩气Ar，流量为500sccm及以上，然后升温50～70min至900～1060℃；

S22，温度升至900～1010℃时，通入H₂气体，H₂流量为5～500sccm，Ar流量保持不变，进行退火过程，温度保持不变，退火持续时间为5min～180min；

S23，退火结束后，通入CH₄和Ar的混合气体，CH₄含量为200～20000ppm，混合气体流量为0.2～50sccm，生长时间为10min～20h；

S24，生长结束后，关闭加热电源，停止通入CH₄气体，以Ar和H₂为保护气体，自然冷却至室温，即在任意指数面的单晶铜箔上得到高质量大尺寸单晶石墨烯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S11中氧化时间为30-120min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S12中Ar气与H₂气的流量分别为1000sccm和20sccm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S13中，退火持续时间为120-500min。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所制备得到的单晶石墨烯径向尺寸为5～40cm，横向尺寸为5～20cm。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在任意指数面上制备得到的单晶石墨烯取向一致，并能拼接成连续薄膜。