[發明專利]一種新型的垂直升降快速冷卻的石墨烯生長裝置

在審

• 申請號: 202110494315.6
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113321209A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 錢正芳;梁豪;周燦欽
• 申請（專利權）人: 深圳華夢通訊技術有限公司
• 主分類號: C01B32/186
• 分類號: C01B32/186
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種新型的垂直升降快速冷卻的石墨烯生長裝置。包括一個用于石墨烯CVD生長的8英寸石英管、一個控制石墨烯CVD生長溫度的真空管式電爐、一個升降架、一個金屬底板、兩個平行導軌和其他支撐結構。石英管通過支撐結構固定于真空管式爐中心位置。運用導軌、電動升降架控制真空管式電爐的水平和垂直位移，從而實現自動控制真空管式電爐閉合、開啟。該設計可以減小石墨烯CVD裝置占地面積，縮短CVD過程中的降溫時間。

技術領域

本發明涉及化工生產技術領域，具體是一種CVD制備大尺寸石墨烯的設備。

背景技術

石墨烯是一種由碳六元環構成的單層二維材料，其厚度只有一個原子大小，是世界上最薄的材料。同時石墨烯也是世界上最早發現的二維材料，具有許多傳統材料不具有的優越特性。石墨烯在電子、光電、光子器件中具有非常廣闊的應用前景。

近年來，石墨烯因為優越的物理特性在材料領域備受關注，使得石墨烯的各種制備方法都獲得了發展，包括機械剝離、氧化還原石墨烯、CVD、外延生長、有機物高溫催化石墨化等。在各種的制備方法中，CVD方法制備出來的石墨烯質量相對較高、面積較大而且容易大量制備，所以CVD方法是應用比較廣泛的一種制備方法。

現有的CVD制備石墨烯的設備一般使用2英寸或者4英寸的石英管。在現有的8英寸石英管的石墨烯CVD裝置中，因為石英管太大會出現氣流不均勻，溫度不均勻等問題。因此需要一種新型的CVD裝置來克服大石英管帶來的問題。

利用新型的結構和參數，設計出一種克服8英寸石英管帶來的氣流不均勻，溫度不均勻的穩定、安全和方便可控的石墨烯CVD反應裝置是本發明的工作。

發明內容

本發明提供了一種質量高、大面積、穩定、安全和方便可控的石墨烯CVD反應裝置。

為了達到以上效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種新型的垂直升降快速冷卻的石墨烯生長裝置，其特征在于，包括一個用于石墨烯CVD生長的(2)8英寸石英管、一個控制石墨烯CVD生長溫度的(7)真空管式電爐，(1)垂直導軌，(3)兩端支架，(4)水平臺，(6)垂直支架，(8)水平導軌以及其它支撐結構。所述導軌用來支持升降架前后移動，所述升降架用來控制電爐的開合和高自由度的移動，所述真空管式電爐用來控制反應溫度，所述8英寸石英管用來保持反應環境，所述的其他支撐結構用來保持石英管的高度和位置不變。

上述方案中，導軌提供反應爐前后方向的自由度，升降架提供反應爐垂直方向的自由度。

上述方案中，通過升降架和導軌提供的自由度可以使真空反應爐在反應過后移動到石英管的上方進行冷卻，大大加快了石英管和反應爐的冷卻速度。

上述方案中，通過升降架升高反應爐來冷卻，縮短了石英管的長度和容積，更容易保持反應的氣體環境、壓力環境。

與現有技術相比，本發明具有以下特點：

在一般的方法里，反應結束后反應爐移動至石英管的另一端，方便反應端的自然冷卻。本方法反應結束后可以將反應爐移動至石英管上方，從而縮短了反應石英管的管長，使得氣流更均勻，溫度更穩定。

在一般的方法里，反應爐在石英管的一端加熱，石英管受熱不均，容易破裂。本方法因為縮短了管長，石英管受熱更加均勻，降低了石英管破裂的可能性，提高了設備的安全性。

在一般的方法里，反應結束后反應爐移動至石英管的另一端，方便反應端的自然冷卻。本方法反應結束后可以將反應爐移動至石英管上方，從而縮短了反應石英管的管長，減小了設備的占地面積。

附圖說明

圖1、圖2、圖3是本新型大尺寸石墨烯CVD裝置的真空管式電爐開合和移動的過程。

圖中：