[發明專利]一種大晶疇尺寸的石墨烯薄膜制備裝置

有效

• 申請號: 202210940528.1
• 申請日: 2022-08-06
• 公開（公告）號: CN115215331B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 張乾武
• 申請（專利權）人: 深圳市冠凌電子智能科技有限公司
• 主分類號: C01B32/186
• 分類號: C01B32/186;C01B32/184
• 代理公司: 深圳市鼎智專利代理事務所(普通合伙) 44411
• 代理人: 蘇明娟

本發明公布了一種大晶疇尺寸的石墨烯薄膜制備裝置，包括生長爐、基底固定部件、驅動部件，生長爐包括爐管和對爐管加熱的加熱部件，爐管內部中空，一端設有開口；基底固定部件包括用于密閉開口的蓋板和與蓋板通過支撐氣管連接的主體，主體設置有兩組芯軸，兩組芯軸外活動套設有基底繞卷軸，基底繞卷軸的兩端面設置有固定基底的壓片，芯軸為兩端開口的中空管，靠近開口的一側為出氣口，背離開口的一側為進氣口，進氣口與支撐氣管連通，支撐氣管與外部氣源裝置連通；驅動部件與基底固定部件連接；本發明提出一種大晶疇尺寸的石墨烯薄膜制備裝置，其目的是在保證成膜質量的前提下，制備出更大晶疇尺寸的石墨烯薄膜。

技術領域

本申請涉及石墨烯加工技術領域，具體是涉及一種大晶疇尺寸的石墨烯薄膜制備裝置。

背景技術

石墨烯(Graphene)是一種以sp²雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景。

石墨烯中的晶疇與晶界分布是影響其性質的關鍵因素之一。因此，擴大晶疇的尺寸和控制晶疇的晶向一致并實現無縫拼接是增加單晶面積，減少晶界的關鍵要素。因此，在生長過程中控制石墨烯晶界的形成是極其重要的問題。

目前沉積石墨烯通常采用將金屬基底通過卷繞在石英管表面的方式進行，如申請號為CN201420786714.5的中國專利文獻提供的《一種大面積生長石墨烯的裝置》，此類方法缺點在于：1)螺旋結構，將金屬基底繞卷固定在石英管表面操作困難，易造成金屬基底褶皺，尤其對于大尺寸的金屬基底更為困難；2)不容易取出，空間狹小，在取石墨烯薄膜過程中易操作不當，造成石墨烯薄膜破損；3)在生長過程中，以該方式生產的石墨烯薄膜，其氣孔的設置方式，難以使基底保持靜止，從而影響制備的石墨烯薄膜質量。

發明內容

本發明主要針對以上問題，提出了一種大晶疇尺寸的石墨烯薄膜制備裝置，其目的是在保證成膜質量的前提下，制備出更大晶疇尺寸的石墨烯薄膜。

為實現上述目的，本發明提供了一種大晶疇尺寸的石墨烯薄膜制備裝置，包括機座，所述機座上設置有：

生長爐，所述生長爐包括爐管和對所述爐管加熱的加熱部件，所述爐管內部中空，一端設有開口；

基底固定部件，所述基底固定部件包括用于密閉所述開口的蓋板和與蓋板通過支撐氣管連接的主體，所述主體朝所述開口設置有可伸入所述開口的兩組芯軸，所述兩組芯軸外活動套設有基底繞卷軸，所述基底繞卷軸的兩端面設置有固定基底的壓片，所述芯軸為兩端開口的中空管，其中，靠近所述開口的一側為出氣口，背離所述開口的一側為進氣口，所述進氣口與所述支撐氣管連通，所述支撐氣管與外部氣源裝置連通。

驅動部件，所述驅動部件與所述基底固定部件連接，用于推動所述基底固定部件的蓋板密封所述開口。

進一步地，所述芯軸上設置有布氣構件，所述布氣構件具有環狀內壁、環狀外壁以及與所述出氣口連通的內腔，所述環狀外壁沿圓周方向均勻設置導流部，所述導流部上開設有形成旋向流的第一布氣孔和形成錐形流的第二布氣孔，所述第二布氣孔朝所述基底繞卷軸方向設置；其中，所述環狀內壁對應各所述導流部設有與所述第一布氣孔和第二布氣孔連通的導氣孔。

進一步地，所述基底固定部件還包括氣體加熱管，所述氣體加熱管具有氣體加熱腔，所述氣體加熱腔的一端與所述支撐氣管連通，另一端與所述兩組芯軸的進氣口連通，且所述氣體加熱腔內設置有螺旋加熱管。

進一步地，所述氣體加熱腔內設置有將所述螺旋加熱管分隔的隔層。

進一步地，所述氣體加熱腔為迂回通道。

進一步地，所述布氣構件為兩組，對稱地布置在所述基底繞卷軸的兩側。