株洲远航工业炉科技有限公司

分享,互动是我们与您沟通得方式

CVD法制取石墨烯材料的速度提升150倍

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2020.07.20
信息摘要:
石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体材料,在电、光、机械强度上的优异特性,使其在电子学、太阳能电池、传感器等领域有着众多潜在应用…

石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体材料,在电、光、机械强度上的优异特性,使其在电子学、太阳能电池、传感器等领域有着众多潜在应用。虽然需求巨大,但其大规模高效率一直是制约其进入实际应用的瓶颈之一。目前制备高质量石墨烯的方法,除胶带剥离法、碳化硅或金属表面外延生长法外,主要是化学气相沉积法(CVD)。


由于操作简易,成本可控,大部分应用器件都选择使用在铜基板上进行气相沉积,来制备大面积高质量的石墨烯。但是,这种方法的制备效率极低,每秒速率不到0.4微米,而北京大学、武汉大学、华东科技大学和香港理工大学的研究人员共同研发出一种气相沉积(CVD)制备石墨烯的新技术。


研究人员在与铜基板相距15微米的地方,安置了一个SiO2/Si(SiO2厚度为5纳米)基板,SiO2在超过800℃时可以缓慢释放氧气,通过为参入反应的铜基板连续提供氧,降低碳源的分解能量势垒,将制备速率提升了150倍,达到每秒60微米,5秒内可以成功生长尺寸大小为0.3毫米的石墨烯晶粒。



研究人员表示,氧化物基板会在化学气相沉积过程中高达800摄氏度的高温中释放出氧气。氧气的连续供应提高了石墨烯的生长速率。他们通过电子能谱分析证实了这一点,但测量表明,氧气虽然被释放,然而总量很小。研究人员解释说,这可能与氧化物基板与铜箔之间非常狭小的空间产生了俘获效应,从而提高了氧气的利用效率有关。在实验中,研究人员能在短短5秒的时间内生产出0.3毫米的单晶石墨烯。


这种方法的生产效率与以往研究成果相比,提高了2个数量级。研究人员称,新技术的应用将对大面积高质量石墨烯的制备产生重要影响。通过该技术石墨烯的生产将能采用效率更高的卷对卷制程。而产量的增加和成本的下降,会进一步扩大石墨烯的使用范围,刺激其需求量的增长。

咨询热线

15115399105