[發明專利]一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法

有效

• 申請號: 201910477527.6
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110373714B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 盧晨曦;葉高翔;李領偉;余森江;趙曉宇
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/02;C23C14/28;C23C14/06
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

1.一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟：

（S.1）基底準備：將磨砂玻璃經過清洗后烘干，并在表面均勻旋涂一層液相基底；所述液相基底為Dow Corning 705擴散泵油或[bmin]BF4離子液體；

（S.2）沉積生長：將涂有液相基底的磨砂玻璃固定于碳靶上方的樣品臺上，室溫下抽真空后使用脈沖激光轟擊碳靶，碳原子沉積于液相基底上，然后繼續在真空腔中放置一定時間，得到表面含有單層石墨烯的樣品；所述室溫為0～30℃；

（S.3）轉移：將樣品表面的單層石墨烯轉移至潔凈的目標襯底表面。

2.根據權利要求1所述的一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的步驟（S.1）中磨砂玻璃清洗步驟如下：將磨砂玻璃依次用丙酮、無水乙醇以及去離子水超聲清洗5分鐘。

3.根據權利要求1所述的一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的步驟（S.1）中的液相基底為室溫飽和蒸氣壓小于10^-7mbar的液體。

4.根據權利要求1或3所述的一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的液相基底厚度為0.3~0.8mm。

5.根據權利要求1所述的一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的步驟（S.2）中液相基底與碳靶之間的距離為50~200mm。

6.根據權利要求1所述的一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的步驟（S.2）中，抽真空至真空腔內部的真空度低于2.0×10^-6 mbar。

7.根據權利要求1或5或6所述的一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的步驟（S.2）中激光波長為248nm，激光能量密度為0.5~20J/cm²，激光脈沖寬度為5~20ns，激光頻率為1~10Hz。

8.根據權利要求7所述的一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的步驟（S.2）中碳原子沉積時間為5~30min，沉積結束后樣品在真空腔中放置20~40min。

9.根據權利要求1所述的一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的步驟（S.3）的具體過程如下：

（S.3.1）依次用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗目標襯底各5分鐘，清洗后烘干；

（S.3.2）目標襯底平穩放于樣品上，使其與樣品緊緊貼合，靜置1~10分鐘；

（S.3.3）將樣品與目標襯底整體平穩放入丙酮溶液浸泡5~15分鐘；

（S.3.4）將樣品與目標襯底整體平穩從丙酮溶液中取出，然后分離目標襯底與磨砂玻璃，此時單層石墨烯已轉移至目標襯底表面，將含有單層石墨烯的目標襯底平穩放入新的丙酮溶液中浸泡1~10分鐘；

（S.3.5）將含有單層石墨烯的目標襯底平穩放入無水乙醇溶液中浸泡5~15分鐘；

（S.3.6）將含有單層石墨烯的目標襯底平穩取出，放在紅外烘烤燈下烘烤3~10min后烘干，完成轉移。

10.根據權利要求1或9所述的一種在室溫下快速制備大尺寸高品質單層石墨烯的方法，其特征在于，所述的襯底材料為單晶硅片。