化学气相沉积技术制备亚厘米尺寸单晶石墨烯的工艺研究

摘要

cqvip:本实验以多晶铜为基底,研究了利用化学气相沉积(CVD)技术制备不同尺寸的单晶石墨烯的工艺。对比了铜基底预处理方法、气体流量、压强和生长时间对单晶石墨烯尺寸及表面形貌的影响,结果表明,Ar和O2预处理可以降低石墨烯的成核密度,适当的CH4浓度便于单晶石墨烯的生长,压强的大小影响单晶的形貌,生长时间决定了单晶的尺寸。通过对预处理气体及流量、生长压强和时间等参数的调节,获得了0. 01~6 mm单晶石墨烯的可靠制备工艺。在常压101. 325 k Pa、铜基底经Ar和O2预处理、生长温度1 068℃、600 sccm H2和25 sccm CH4的气体条件下,制备出6 mm的单晶石墨烯。此外,本实验还对石墨烯制备过程中杂质颗粒的形成机理进行了研究,发现引入的杂质颗粒可能是基底Cu氧化后的结晶颗粒以及石英管在高温条件下硅的脱落。本研究所得不同尺寸单晶石墨烯的可靠制备方法为新型电子器件的发展提供了有力的支撑。