[发明专利]一种在异型金属基底上生长石墨烯的方法

说明书

一种在异型金属基底上生长石墨烯的方法，它涉及化学领域，本发明的目的是为了解决异形结构的金属基底上生长石墨烯存在厚度和均匀性存在明显差异的问题，本发明方案：对异型金属基底预处理；通入氩气，抽真空；加热异型金属基底软化后通入过氧化氢气体和氩气后再通入碳源，进行生长。本发明在异形金属基底直接生长石墨烯材料，可使该金属基底性能得到优化，避免石墨烯转移过程中的结构破损和技术成本，在基于石墨烯等二维材料强化微通道热沉、电子器件散热器性能方面有广泛应用。本发明应用于石墨烯领域。

技术领域

本发明涉及化学领域，具体涉及一种在异型金属基底上生长石墨烯的方法。

背景技术

自从石墨烯材料被发现以来，其优异而独特的性能和广阔的应用前景受到了广泛关注。目前化学气相沉积法(CVD法)是制备大面积、高质量石墨烯的主要方法，在该方法中通常将金属材料作为基底。利用这一特点，可以在以金属作为材料的电子器件上直接利用CVD法生成石墨烯薄膜，以提高这些电子器件的抗腐蚀性能、传热性能、导电性能等，这还可以避免出现石墨烯转移等技术难题。但由于金属衬底在升温过程中存在容易发生表面氧化的问题，这使其催化作用无法充分发挥，难以生成两层以上的多层石墨烯薄膜。另外，在具有异形结构的金属基底上生长石墨烯，由于不同位置接触碳源气体浓度不同，基底不同位置生长的石墨烯生长厚度和均匀性存在明显差异。

发明内容

本发明的目的是为了解决异形结构的金属基底上生长石墨烯存在厚度和均匀性存在明显差异的问题，而提供一种在异型金属基底上生长石墨烯的方法。

本发明的一种在异型金属基底上生长石墨烯的方法，它是按照以下步骤进行的：

步骤一、对异型金属基底预处理：

将异型金属基底依次使用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗三次，然后加入到质量浓度为40％～50％的三聚氰胺水溶液中浸泡1min～3min，在去离子水中超声清洗5min；

步骤二、将上一步处理的异型金属基底置于感应熔炼炉的石英管内，向石英管内通入氩气，抽真空，重复三遍；

步骤三、加热异型金属基底，使异型金属基底达到软化状态，然后降温至800℃～1000℃，向石英管中通入过氧化氢气体和氩气，流量为0～300ml/min；通气时间为20～40min后通入碳源气体，流量为0～50mL/min；生长时间为90-600min；石英管内压强范围为0.1Torr到大气压；

步骤四、反应后，在氩气氛围下冷却到室温，得到生长石墨烯薄膜的异型金属基底；

所述的石英管内设置有异型金属基底支撑板，异型金属基底置于异型金属基底支撑板上异型金属基底支撑板上开设有多个通孔，在异型金属基底支撑板下方设置有碳源气体输送管，所述的碳源气体输送管上设置有多个出气口。

进一步地，所述的异型金属基底的材质为铜、镍、铂或以上三种金属的合金材料。

进一步地，所述的碳源气体为甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、甲醇、乙醇中的至少一种。

进一步地，步骤三中通入过氧化氢气体和氩气，其中的过氧化氢气体占整个混合气体的体积含量为1％～5％。

进一步地，步骤三中所述的降温温度为900℃～1000℃。

进一步地，步骤三中所述的流量为1～300ml/min；通气时间为20～40min后通入碳源气体，流量为1～50mL/min；生长时间为100-600min；石英管内压强范围为0.1Torr到大气压。

进一步地，所述的异型金属基底支撑板的材质为石英。

本发明包含以下有益效果：