石墨烯的生长温度通常为 800 至 1050 °C。这个温度范围对于促进碳前驱体的分解和随后石墨烯层的形成是必要的。
4 个关键因素解释
1.依赖催化剂的生长机制
铜催化剂： 铜的碳溶解度较低，这导致了基于表面的生长机制。在这种情况下，石墨烯在高温下形成，特别是在铜表面的碳氢化合物分解温度下。这种机制需要 1000 °C 左右的温度才能有效分解碳前体并形成石墨烯。
镍催化剂： 镍具有较高的碳溶解度，可促进表面偏析和沉淀机制。碳在高温下扩散到块状镍中，并在冷却过程中形成石墨烯薄片。这一机制所需的温度也很高，通常在 1000 ℃ 左右，以确保碳的充分扩散和沉淀。
2.热解和 CVD 过程
石墨烯合成的初始阶段涉及热解，即通过加热分解碳基材料。这一过程通常需要极高的温度（超过 1000 °C）。不过，使用金属催化剂可以降低所需的反应温度。
在化学气相沉积（CVD）过程中，碳前体吸附在催化剂表面并分解形成各种碳种。这些碳种是石墨烯生长的基石。CVD 过程中的温度至关重要，因为它会影响前驱体的分解速度和石墨烯层的形成。
3.温度对石墨烯质量的影响
温度不仅会影响反应速率，还会影响所生成石墨烯的质量。高温可以提高反应速率，但也会带来更高的安全风险和能源成本。此外，还必须控制温度，以防止发生不必要的反应，并确保石墨烯在基底上沉积的厚度均匀一致。
4.环境因素
石墨烯的生长还受到周围压力、载气和腔室材料等环境因素的影响。这些因素会影响石墨烯的成核和生长，尤其是在较低温度下，油气污染会促进或抑制石墨烯的形成。
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