[發(fā)明專利]石墨烯復(fù)合金屬箔及其雙面生長方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911035935.2
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN112746262B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭海琳;曹風(fēng);楊皓;王可心;王雄彪;劉忠范
• 申請（專利權(quán)）人: 北京石墨烯研究院;北京大學(xué)
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/505;C23C16/54;C01B32/186
• 代理公司: 北京律智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 司麗琦;于寶慶

1.一種石墨烯復(fù)合金屬箔雙面生長的裝置，其特征在于，包括：

化學(xué)氣相沉積爐，包括依次連接的等離子體輝光區(qū)和加熱生長區(qū)；

放卷軸和收卷軸，分別位于所述化學(xué)氣相沉積爐的兩側(cè)，所述放卷軸位于所述等離子體輝光區(qū)一側(cè)，所述收卷軸位于所述加熱生長區(qū)一側(cè)，通過所述放卷軸和收卷軸的轉(zhuǎn)動，以帶動金屬箔進(jìn)出所述化學(xué)氣相沉積爐并在其上沉積生長石墨烯；

其中，所述等離子體輝光區(qū)內(nèi)設(shè)有包括平板的支架，所述平板的上下區(qū)域均包括中空區(qū)域，所述金屬箔平直通過所述平板表面并懸空于所述加熱生長區(qū)，使所述金屬箔雙面生長所述石墨烯。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述支架還包括弧形底座，所述平板的兩側(cè)邊連接于所述弧形底座并圍出中空部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述平板固定于所述化學(xué)氣相沉積爐的側(cè)壁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述支架的材料選自石英、石墨和聚四氟乙烯中的一種或多種。

5.一種石墨烯復(fù)合金屬箔的雙面生長方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1~4中任一項所述的裝置，包括步驟如下：

提供一金屬箔；

所述金屬箔通過所述放卷軸和收卷軸的轉(zhuǎn)動進(jìn)入所述等離子體輝光區(qū)并平行通過所述支架表面進(jìn)入所述加熱生長區(qū)；及

通入碳源氣體并升溫，所述金屬箔在所述加熱生長區(qū)進(jìn)行等離子體化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，得到石墨烯復(fù)合金屬箔，所述石墨烯復(fù)合金屬箔的上下表面均生長有石墨烯。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述碳源氣體選自甲烷、乙烷和乙炔中的一種或多種，所述碳源氣體的流量為0.05sccm~100sccm。

7.?根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括在通入所述碳源氣體的同時，通入惰性氣體于所述化學(xué)氣相沉積爐，所述惰性氣體選自氦氣、氬氣、氮氣和氫氣中的一種或多種，所述惰性氣體與所述碳源氣體的流量比為10:1?~1:1。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述等離子體化學(xué)氣相沉積的生長溫度為300℃~800℃，升溫速率為1℃/min~100℃/min，所述金屬箔的卷繞速度為0.01r/min~1000r/min，所述等離子體源為射頻等離子體、微波等離子體或直流高壓等離子體，射頻功率為10W~10000W。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述生長溫度高于300℃，且所述氣相沉積反應(yīng)結(jié)束并降溫時，通入惰性氣體直至溫度不超過300℃，所述惰性氣體的流量為10sccm~50sccm。

10.根據(jù)權(quán)利要求5~9中任一項所述的方法所得的石墨烯復(fù)合金屬箔，其中所述石墨烯復(fù)合金屬箔的上下表面均具有垂直結(jié)構(gòu)石墨烯層，所述垂直結(jié)構(gòu)石墨烯層的厚度為10nm~500nm。