[发明专利]一种基于电镀铜衬底制备大面积石墨烯薄膜的方法

摘要

本发明涉及一种在电镀铜衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：在硅片上制备图形化电镀铜衬底；利用常压化学气相沉积的方法在800-1000C的温度下，利用甲烷为碳源，氩气和氢气为载气，生长3-5分钟，从而在电镀铜上生成石墨烯。该方法的特征在于可以直接制备图形化的石墨烯薄膜，并且衬底可以与IC工艺兼容，制作方法简单，成本低，能够大规模制造。

主权项

一种基于电镀铜衬底制备大面积石墨烯的方法，其特征在于采用A或B两种方法中任一种：方法A：(a)电镀铜种子层，在SiO2基底或硅基底上溅射金属种子层，种子层材料为Cu、Ni/Cu、Au、Cr/An或TiW/Cu；(b)在种子层上电镀铜层，选择0.5‑2.5A的电镀电流和10‑100min的电镀时间电镀电镀铜层，电镀铜层的厚度为2‑10μm；(c)去胶、腐蚀、划片成合适大小的衬底载入石英舟，在氢气氛下采用常压CVD方法，加热到800‑1000℃，在达到目标温度后通入碳源气体甲烷以及Ar气和氢气的混合气体生长3‑15min后，停止加热并关闭甲烷和氢气；(d)在氩气氛下随炉冷却；方法B：(a)电镀铜种子层，在SiO2基底或硅基底上溅射金属种子层，种子层材料为Cu、Ni/Cu、Au、Cr/An或TiW/Cu；(b)种子层图像化：根据所需电镀铜的厚度将种子层涂一层光刻胶，光刻胶的厚度为4‑12μm，然后再将其光刻成后续生长石墨烯所需的图形；(c)在种子层上电镀铜层，选择0.5‑2.5A的电镀电流和10‑100min的电镀时间电镀电镀铜层，电镀铜层的厚度为2‑10μm；(d)去胶、腐蚀、划片成合适大小的衬底载入石英舟，在氢气氛下采用常压CVD方法，加热到800‑1000℃，在达到目标温度下通入碳源气体甲烷以及Ar气和氢气的混合气体生长3‑15min后，停止加热并关闭甲烷和氢气；(e)在氩气氛下随炉冷却；其中，达到800‑1000℃目标温度时通入的碳源气体为甲烷，甲烷的流量为5‑20ml/min；达到800‑1000℃目标温度时通入的Ar和H2混合气体的体积比为10∶1‑1∶4。