[发明专利]利用PECVD制备石墨烯的装置和方法

说明书

本发明提供一种利用PECVD制备石墨烯的装置及方法，装置包括沉积炉、等离子体源、第一极板和第二极板，第一极板设置于沉积炉内，第一极板连接于等离子体源的发射端；第二极板设置于沉积炉内，第二极板与第一极板相对设置，且在沉积炉的第一区域具有重叠部分，第二极板连接于等离子体源的接地端。相比现有技术中的电感耦合的方式，由于第一极板和第二极板之间以电容耦合方式激发等离子体，使等离子的分布更均匀，生长在基底上的石墨烯更加均匀，提高了石墨烯薄膜的质量。通过相对设置的极板产生等离子体的方式，使两个极板间产生的辉光区域的面积相比现有技术线圈产生的辉光区域的面积更大，进而本实施例的装置能够生长出大尺寸的石墨烯。

技术领域

本发明总体来说涉及石墨烯制备技术领域，具体而言，涉及一种利用PECVD制备石墨烯的装置和方法。

背景技术

石墨烯被认为是21世纪的明星材料，具有独特的蜂窝状结构的二维原子晶体，表现出优异的力学、热学、光学、电学等性能，同时具有常温下超高的电子迁移率、较低的电阻率，是目前世界上电阻率最低的材料，在材料、能源等诸多领域具有重要的应用前景。

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是采用射频等离子体辅助进行化学气相沉积反应制备石墨烯的方法，该方法利用等离子体对前驱体分子进行有效裂解，降低了化学反应的势垒，使整个反应体系在较低温度下实现成膜反应。现有技术中大多采用的是电感耦合放电的方式，然而，电感耦合放电产生的等离子体受到感应线圈的限制，导致等离子体在径向分布均匀性差，限制了对大尺寸样品的制备。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个主要目的在于提供一种利用PECVD制备石墨烯的装置和方法，以解决现有技术中存在的等离子体分布不均匀的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种利用PECVD制备石墨烯的装置，包括沉积炉、等离子体源、第一极板和第二极板，第一极板设置于所述沉积炉内，所述第一极板连接于所述等离子体源的发射端；第二极板设置于所述沉积炉内，所述第二极板与所述第一极板相对设置，且在所述沉积炉的第一区域具有重叠部分，所述第二极板连接于所述等离子体源的接地端。

根据本发明的一些实施方式，所述装置还包括两个载具，两个所述载具分别设置于所述沉积炉的两个第二区域；

所述第一极板的两端分别搭接于两个所述载具上，所述第二极板的两端分别搭接于两个所述载具上，所述第一极板和所述第二极板平行设置。

根据本发明的一些实施方式，每个所述载具包括：

套筒；

多个第一支撑部，设置于所述套筒内，且沿垂直于所述第一极板的方向间隔设置；以及

多个第二支撑部，设置于所述套筒内，且沿垂直于所述第一极板的方向间隔设置；

所述第一极板的两侧分别搭接于所述多个第一支撑部的其中一个和所述多个第二支撑部的其中一个，所述第二极板的两侧分别搭接于所述多个第一支撑部的另一个和所述多个第二支撑部的另一个。

根据本发明的一些实施方式，所述第一支撑部和所述第二支撑部均呈凸条状。

根据本发明的一些实施方式，所述套筒呈中空柱状，且具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁；所述多个第一支撑部突出于所述第一侧壁的内表面，所述多个第二支撑部突出于所述第二侧壁的内表面。

根据本发明的一些实施方式，多个所述第一支撑部和多个所述第二支撑部的数量相同，且一一对应设置。

根据本发明的一些实施方式，所述第一极板和所述第二极板水平设置；或，