[發(fā)明專利]通過異質(zhì)外延生長的石墨烯的大面積沉積方法及包含其之產(chǎn)品

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810910302.0
• 申請日: 2010-07-15
• 公開（公告）號: CN109023514A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 維嘉恩·S.·維拉薩米
• 申請（專利權(quán)）人: 格爾德殿工業(yè)公司
• 主分類號: C30B25/02
• 分類號: C30B25/02;C30B29/02;C30B25/18;C30B25/10
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

1.一種制造石墨烯薄膜的方法，該方法包括：

提供后支撐基底；

直接或間接地將催化劑薄膜設(shè)置在所述后支撐基底上；

將含烴氣體引入到所述催化劑薄膜上；

加熱所述后支撐基底以使所述含烴氣體至少部分的在所述含烴氣體中脫碳，從而促進(jìn)石墨烯在所述催化劑薄膜中和/或薄膜上生長；和

快速冷卻所述后支撐基底以使在制造所述石墨烯薄膜的過程中促進(jìn)石墨烯直接或間接地在所述催化劑薄膜的最外層表面上結(jié)晶；

其中所述催化劑薄膜具有大體上單向大顆粒的晶體結(jié)構(gòu)，所述催化劑薄膜中的復(fù)數(shù)個的該晶體具有沿長軸數(shù)十微米數(shù)量級的長度；

其中所述催化劑薄膜包含鎳鉻合金，其中鉻在所述鎳鉻合金中的含量為3-15％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含烴氣體包括C₂H₂氣體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含烴氣體包括CH₄氣體和氬氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含烴氣體是在5-150毫托的壓強(qiáng)下被引入。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述加熱期間所述后支撐基底被加熱到800-900℃的溫度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述冷卻是用惰性氣體來進(jìn)行的。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的冷卻將所述后支撐基底的溫度降到700度或更低。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用相襯確定何時通過加強(qiáng)石墨烯在所述催化劑薄膜最外層表面上的能見度來停止開始所述冷卻。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中對石墨烯能見度的加強(qiáng)包括在所述催化劑薄膜上設(shè)置聚合物基的材料覆蓋石墨烯。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用氫原子蝕刻掉至少一部分所述石墨烯薄膜。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述石墨烯薄膜為n級HEG石墨烯薄膜，其中n＝2-3。

12.一種異質(zhì)外延生長石墨烯薄膜的方法，該方法包括：

提供后支撐基底；

直接或間接地將金屬催化劑薄膜設(shè)置在所述后支撐基底上；

將含烴氣體在5-150毫托的壓強(qiáng)下引入到所述金屬催化劑薄膜上；

加熱所述后支撐基底到高于約700℃的溫度以使所述含烴氣體至少部分的在所述含烴氣體中脫碳；

在所述金屬催化劑薄膜上生長石墨；

使用氫原子蝕刻所述金屬催化劑薄膜以形成石墨烷；及

使用氫原子進(jìn)一步蝕刻所述石墨烷以形成石墨烯；

其中所述催化劑薄膜具有大體上單向大顆粒的晶體結(jié)構(gòu)，所述催化劑薄膜中的復(fù)數(shù)個的該晶體具有沿長軸數(shù)十微米數(shù)量級的長度；

其中所述催化劑薄膜包含鎳鉻合金，其中鉻在所述鎳鉻合金中的含量為3-15％。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述催化劑薄膜包含至少下列金屬中的一種：鎳、鈷、鐵、坡莫合金、鎳鉻合金、銅及其組合。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述含烴氣體包括C₂H₂氣體，或CH₄氣體與氬氣。

15.一種直接或間接地異質(zhì)外延生長在具有大體上單向大顆粒晶體結(jié)構(gòu)的金屬催化劑薄膜上的石墨烯薄膜，其中該石墨烯薄膜為1-10個原子層厚；

所述催化劑薄膜中的復(fù)數(shù)個的該晶體具有沿長軸數(shù)十微米數(shù)量級的長度；

其中所述催化劑薄膜包含鎳鉻合金，其中鉻在所述鎳鉻合金中的含量為3-15％。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的具有薄膜電阻為150歐姆/平方或更小的石墨烯薄膜，其中所述石墨烯薄膜在整個可見光與紅外光譜范圍內(nèi)的傳輸在每個原子層大體上一致地降低不足3％。