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CVD法生长各类基底石墨烯薄膜(铜/SiO2/Si/PET/石英/镍泡沫/硅片蓝宝石基底)

CVD法生长各类基底石墨烯薄膜(铜/SiO2/Si/PET/石英/镍泡沫/硅片蓝宝石基底)

  • 分类:行业动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2022-07-14
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【概要描述】CVD是指高温下的气相反应,例如,金属卤化物、有机金属、碳氢化合物等的热分解,氢还原或使它的混合气体在高温下发生化学反应以析出金属、氧化物、碳化物等无机材料的方法。这种技术是作为涂层的手段而开发的,但目前,不只应用于耐热物质的涂层,而且应用于高纯度金属的精制、粉末合成、半导体薄膜等,是一个颇具特征的技术领域。

CVD法生长各类基底石墨烯薄膜(铜/SiO2/Si/PET/石英/镍泡沫/硅片蓝宝石基底)

【概要描述】CVD是指高温下的气相反应,例如,金属卤化物、有机金属、碳氢化合物等的热分解,氢还原或使它的混合气体在高温下发生化学反应以析出金属、氧化物、碳化物等无机材料的方法。这种技术是作为涂层的手段而开发的,但目前,不只应用于耐热物质的涂层,而且应用于高纯度金属的精制、粉末合成、半导体薄膜等,是一个颇具特征的技术领域。

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CVD是指高温下的气相反应,例如,金属卤化物、有机金属、碳氢化合物等的热分解,氢还原或使它的混合气体在高温下发生化学反应以析出金属、氧化物、碳化物等无机材料的方法。这种技术是作为涂层的手段而开发的,但目前,不只应用于耐热物质的涂层,而且应用于高纯度金属的精制、粉末合成、半导体薄膜等,是一个颇具特征的技术领域。

CVD技术优缺点:

沉积方式 优点 缺点
常压化学气象沉积 反应器结构简单,沉积速率快,低温沉积 阶梯覆盖能差,粒子污染
低压化学气象沉积 高纯度,阶梯覆盖能力极佳,产量高,适用于大规模生产 高温沉积,低沉积速率
等离子化学气象沉积 低温制程,高沉积速率,阶梯覆盖性好 化学污染,粒子污染

其技术特征在于:(1)高熔点物质能够在低温下合成;(2)析出物质的形态在单晶、多晶、晶须、粉末、薄膜等多种;(3)不仅可以在基片上进行涂层,而且可以在粉体表面涂层,等。特别是在低温下可以合成高熔点物质,在节能方面做出了贡献,作为一种新技术是大有前途的。例如,在1000℃左右可以合成a-Al2O3、SiC,而且正向更低温度发展

CVD生长石墨烯主要包括两个路径,一个路径是“直接生长”,催化裂解出来的碳原子直接在催化剂表面成核、进而生长成石墨烯薄膜

另一个路径则是“迂回生长”,催化裂解的表面碳原子渗透进入体相溶解后,再在表面析出,成核生长形成石墨烯薄膜。两个平行生长路径的贡献,取决于金属催化剂的溶碳能力、金属碳化物的生成及其在生长温度下的化学稳定性。

CVD法制备石墨烯的基本过程是:

把基底金属箔片放入炉中,通入氢气和氩气或者氮气保护加热至1000℃左右,稳定温度,保持20min左右;然后停止通入保护气体,改通入碳源(如甲烷)气体,大约30min,反应完成;切断电源,关闭甲烷气体,再通入保护气体排净甲烷气体,在保护气体的环境下直至管子冷却到室温,取出金属箔片,得到金属箔片上的石墨烯。下图为石墨烯的制备过程。

 

衬底是生长石墨烯的重要条件,目前发现的可以用作石墨烯制备的衬底金属有8~10个过渡金属(如Cu,Au、Fe,Ru,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt),和合金(如Ni-Mo,Co-Ni,Au-Ni,不锈钢)。过渡金属在石墨烯的CVD生长过程中既作为生长基底,也起催化作用。

 

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