知识 单层石墨烯是如何生产出来的?5 个关键步骤详解
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技术团队 · Kintek Solution

更新于 4周前

单层石墨烯是如何生产出来的?5 个关键步骤详解

单层石墨烯主要通过化学气相沉积(CVD)工艺生产。

这种方法是在特定的温度、气流和压力条件下,将碳原子受控地沉积到基底(通常是铜箔)上。

该过程经过精心调控,以确保形成缺陷最小的均匀单层石墨烯。

5 个关键步骤说明

单层石墨烯是如何生产出来的?5 个关键步骤详解

1.CVD 工艺设置

石墨烯合成的 CVD 工艺通常使用甲烷 (CH4) 和氢气 (H2) 作为气源。

这些气体被引入 CVD 反应器,铜箔作为反应器的基底。

选择铜是因为它对碳有很高的溶解度,有助于石墨烯的形成。

2.温度和气体流量控制

反应器内的温度受到严格控制,通常在 900 到 1000 摄氏度之间。

这种高温有利于甲烷解离成碳原子和氢原子。

氢原子起到还原剂的作用,而碳原子则沉积在铜表面。

气体流速也至关重要,它影响着碳沉积的速度和所形成石墨烯的质量。

3.石墨烯的形成

当碳原子沉积到铜表面时,它们会排列成石墨烯特有的六边形晶格结构。

该过程受到控制,以确保只形成单层石墨烯。

这是通过优化冷却速度和整体工艺参数来实现的,以防止形成额外的层。

4.选择性去除多层石墨烯

为确保单层石墨烯的纯度,我们采用了一些技术,例如使用铜箔包裹的碳吸收钨(W)箔。

这种方法可选择性地去除双层或三层石墨烯,保留单层石墨烯。

5.转移到所需基底

石墨烯生长完成后,通常需要将其转移到其他基底上,以用于各种应用。

这一转移过程必须小心谨慎,以避免引入缺陷或污染物。

根据不同的应用要求,可采用溶解基底转移或分离基底转移等技术。

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