[发明专利]一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法

摘要

本发明公开了一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法，是一种利用等离子体增强化学气相沉积设备以甲烷作为前驱体来制备少层石墨烯的工艺。采用多靶蒸发薄膜设备，使用高纯度靶材(99.95％)，沉积条件如下：基片温度为190‑210℃；蒸发压强为2×10‑3Pa，溅射强度为9；将清洗干净的石英片表面镀上薄膜。将镀有薄膜的石英片放入管式炉内，通入保护气体H2和Ar，快速升温至600～1000℃，退火处理后通入甲烷作为生长前驱体，气体浓度为10～100sccm，进行生长，随后快速冷却至室温。将反应完的样品取出，放入刻蚀液中刻蚀，将石英片表面的薄膜刻蚀干净，即可获得大面积无需转移的高质量石墨烯结构。本发明大大降低了石墨烯的制备成本，为推进石墨烯的工业应用奠定基础。

主权项

1.一种等离子体增强化学气相沉积生长石墨烯的方法，其特征在于以下步骤：步骤S100：将1mm厚的石英片2cm×2cm放入清洗液中，并加热至60℃浸泡后取出，再用酒精、丙酮、去离子水超声清洗并干燥，使用气枪吹干；其中，清洗液为H₂SO₄:H₂O₂＝2:1，将H₂O₂由引流棒缓慢引入H₂SO₄；步骤S200：采用多靶蒸发薄膜设备，使用纯度为99.95％的高纯度靶材，沉积条件如下：基片温度为190‑210℃；蒸发压强为2×10^‑3Pa，溅射强度为9；将步骤(100)清洗干净的石英片表面镀上薄膜；步骤S300：将步骤(200)中镀有薄膜的石英片放入管式炉内，通入保护气体H₂和Ar，其流量分别为100sccm和200scmm，快速升温至600～1000℃，退火处理后通入甲烷作为生长前驱体，气体浓度为10～100sccm，H₂和Ar流量分别降至10sccm和20sccm，进行生长，随后快速冷却至室温；步骤S400：将步骤(300)中反应完的样品取出，放入刻蚀液中刻蚀，将石英片表面的薄膜刻蚀干净，最后再用去离子水清洗干净并使用气枪吹干，即可获得大面积无需转移的高质量石墨烯结构；其中，刻蚀液为CuSO₄:HCl:H₂O＝1g:5ml:5ml。