[實用新型]一種用于制備石墨烯薄膜的化學氣相沉積系統

有效

• 申請號: 201420682977.1
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN204224702U
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 王振中
• 申請（專利權）人: 廈門烯成科技有限公司
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及到制備石墨烯薄膜的技術領域，特別涉及到一種用于制備石墨烯薄膜的化學氣相沉積系統。

背景技術

石墨烯是碳原子按六邊形結構排列的一種單原子層碳薄膜。目前，利用金屬銅襯底催化裂解甲烷氣體進行化學氣相沉積是一種制備大面積石墨烯薄膜的有效方法。在該方法中，碳氫氣體在高溫(>600℃)下被銅襯底催化裂解成碳原子、氫原子以及碳氫活性自由基團。碳原子以及碳氫活性自由基團在銅襯底表面自由移動，按六邊形結構自組織形成石墨烯，最終布滿整個銅襯底，得到大面積的石墨烯薄膜。

現有技術中，大多采用單石英管配備加熱爐膛作為化學氣相沉積法生長石墨烯薄膜的反應腔室，如專利201220500089.4提供了一種用于制備石墨烯薄膜的化學氣相沉積系統，其特征在于，所述裝置包括一石英管，所述石英管輸入端通過法蘭連接有充氣系統，所述石英管外包圍有加熱爐膛。該實用新型在化學氣相沉積法生長石墨烯薄膜的過程中，在生長前和生長后，分別需要打開爐管在石英管中放入金屬箔片和取出已生長好的石墨烯樣品。每次在石英管中放入金屬箔片后，關閉石英管，并抽真空，再用加熱爐膛升溫至約1000℃；取樣時，為防止空氣中的氧氣進入高溫石英管而氧化石墨烯樣品，每次生長后都得等待石英管溫度降至約200℃以下才能打開石英管。而下一次沉積生長石墨烯薄膜又要重新將石英管加熱至1000℃，這種反復升溫和降溫的過程嚴重影響了設備的產能，無法滿足連續式大規模生產的需求，而不斷地升溫降溫也造成了巨?大的能源浪費，增加了石墨烯的制備成本。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種用于制備石墨烯薄膜的化學氣相沉積設備，能夠有效減少生長石墨烯薄膜過程中升溫和降溫的等待時間，有效地提高設備的產能，并且能夠充分利用加熱爐膛的熱量，減少能源的浪費。

為此本發明采用以下技術方案：

一種用于制備石墨烯薄膜的化學氣相沉積系統，所述系統包括機架、管式加熱爐膛和石英管，所述石英管通過支撐機構固定在機架上，所述石英管中間固定有石英密封隔板，形成第一石英管和第二石英管，所述管式加熱爐膛通過滑動軌道連接在機架上，可沿石英管外壁徑向滑動包圍第一石英管或者第二石英管；所述第一石英管和第二石英管不相連的一端均設有進樣端，所述進樣端均通過法蘭連接供氣系統、真空系統和過壓保護系統。

優選的，所述管式加熱爐膛沿石英管外壁徑向滑動包圍第一石英管或者第二石英管時，所述第二石英管或者第一石英管露在大氣環境中。

優選的，所述供氣系統包括氣源、氣體質量流量控制器、閥門和進氣管道，所述氣源、氣體質量流量控制器和閥門通過進氣管道相連接，所述進氣管道從進樣端延伸至石英密封隔板附近。

優選的，所述氣源包括氬氣、甲烷和氫氣。

優選的，所述真空系統包括真空壓力計和真空泵。

優選的，所述系統還包括控制系統，所述控制系統包括計算機控制系統和傳感器，所述傳感器分別設置在管式加熱爐膛、第一石英管、第二石英管、供?氣系統和真空系統上，通過I/O接口模塊與計算機控制系統的輸入端相連接。

本實用新型采用以上技術方案，在石英管中間固定有石英密封隔板，形成第一石英管和第二石英管，管式加熱爐膛通過滑軌滑動連接在機架上，可沿石英管外壁徑向滑動包圍第一石英管或者第二石英管。在管式加熱爐膛完成對第一石英管的加熱，需要進行降溫取樣的時候，可以直接將還保持高溫的管式加熱爐膛徑向滑動到已經準備好樣品的第二石英管，同時開始對第二石英管進行加熱；當管式加熱爐膛完成對的第二石英管加熱，需要進行降溫取樣的時候，第一石英管已經完成降溫取樣和重新裝樣的步驟，又可以將還保持高溫的管式加熱爐膛徑向滑動到第一石英管，進行加熱，如此反復，能夠實現石墨烯薄膜的連續制備，減少升溫和降溫的等待時間，提高了石墨烯薄膜的制備效率，并達到節約能源的目的。

附圖說明

圖1為本實用新型用于制備石墨烯薄膜的化學氣相沉積系統的結構示意圖。

圖2為本實用新型用于制備石墨烯薄膜的化學氣相沉積系統的控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、特征和優點更加的清晰，以下結合附圖及實施例，對本實用新型的具體實施方式做出更為詳細的說明，在下面的描述中，闡述了很多具體的細節以便于充分的理解本實用新型，但是本實用新型能夠以很多不同于描述的其他方式來實施。因此，本實用新型不受以下公開的具體實施的限制。