CVD 石墨烯的机理包括两个步骤:溶解和偏析。
CVD 石墨烯的机理是什么?5 个关键步骤解析
1.溶解
第一步,碳原子被稀释或融入过渡金属催化剂,如镍、铜、铂或铱。
这一过程称为溶解。
碳原子在基底高温的驱动下扩散到金属基底中。
温度越高,扩散过程越快。
时间的长短也有影响,因为碳原子需要更多的时间才能在较厚的金属膜中达到饱和状态。
2.分离
第二步称为偏析,碳原子迅速冷却,使其与金属基底分离,形成石墨烯层。
这种快速冷却可通过降低温度或使用冷却剂来实现。
扩散到金属基底中的碳原子相互反应,形成小的碳簇。
一旦这些碳簇超过临界尺寸,石墨烯晶体就会在催化剂表面成核并生长。
3.含碳气体的沉积
CVD 石墨烯工艺包括在加热的反应室中将含碳气体沉积在金属表面。
金属催化剂既是碳物种分解的催化剂,又是石墨烯晶格成核的表面。
4.监控关键条件
必须仔细监控温度、压力、持续时间和其他条件,以确保石墨烯的成功生长。
5.石墨烯晶体的形成
碳前体(如甲烷)在金属催化剂(如铜)表面通过分解和形成碳簇转化为石墨烯。
CVD 反应通常在 1000 °C 左右的高温下进行。
一旦碳簇超过临界尺寸,石墨烯晶体就会成核生长,形成单原子厚的碳原子层。
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