[发明专利]一种在硅基上无金属催化剂制备石墨烯的方法

摘要

本发明公开了一种在硅基上无金属催化剂制备石墨烯的方法。本发明采用本发明采用射频磁控溅射技术和化学气相沉积的方法，用六方氮化硼靶作为磁控溅射靶材，用有300nm二氧化硅的<100>晶向的硅基作为溅射衬底，通过在硅基上直接沉积硼氮薄膜作为催化剂，其上生长石墨烯，省去了溅射沉积金属催化剂的步骤，从而达到优化工艺，节约资源，降低成本的效果。同时通过控制化学气相沉积过程中的参数，使得制备得到的石墨烯一致性良好，具有较好的热和化学稳定性。

主权项

1.一种在硅基上无金属催化剂制备石墨烯的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将SiO2衬底置于溅射腔内，对溅射腔进行抽压处理，然后向溅射腔内通入惰性气体；(2)调节起辉后以六方氮化硼作为磁控溅射靶材进行预溅射处理；(3)预溅射处理完成后调节溅射气压、溅射温度和溅射功率，以六方氮化硼作为磁控溅射靶材进行溅射处理；(4)降温至室温后将样品取出；(5)将样品转移至化学气相沉积的反应炉中进行退火处理；(6)对反应炉进行抽真空处理，然后向其中通入惰性气体并升温；(7)通入甲烷与氢气的混合气体进行化学气相沉积；(8)沉积结束后，继续向反应炉中通入氢气和甲烷直至降温至甲烷裂解温度后停止通氢气和甲烷，转而向其中通入氩气；(9)待样品冷却至室温后取出；步骤(1)中所述SiO2的晶向为<100>；气压压强为小于等于6×10‑4Pa，所述惰性气体为氮气和/或氩气；步骤(3)中调节溅射气压至0.5Pa，调节溅射温度至500℃，溅射功率为100W；步骤(5)中退火处理温度为600℃，退火时间为2h；步骤(6)中所述抽真空至20Pa，所述惰性气体为氩气，氩气通入量为120‑150sccm；按10‑15℃/min逐步升温至900℃；步骤(7)中甲烷与氢气的体积流量比为10:1；化学气相沉积时间为2‑3h。