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CVD石墨烯制备过程中的影响因素有哪些?

CVD石墨烯制备过程中的影响因素有哪些?

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  • 发布时间:2022-07-22
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【概要描述】​CVD石墨烯厂家表示:石墨烯的发现开始源于使用透明胶带从石墨晶体中“粘贴”一块石墨烯。说到石墨,小朋友并不陌生。通常使用的铅笔芯是石墨。

CVD石墨烯制备过程中的影响因素有哪些?

【概要描述】​CVD石墨烯厂家表示:石墨烯的发现开始源于使用透明胶带从石墨晶体中“粘贴”一块石墨烯。说到石墨,小朋友并不陌生。通常使用的铅笔芯是石墨。

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CVD石墨烯厂家表示:石墨烯的发现开始源于使用透明胶带从石墨晶体中“粘贴”一块石墨烯。说到石墨,小朋友并不陌生。通常使用的铅笔芯是石墨。今天,让我们介绍一下CVD石墨烯制备过程中的影响因素:

1、衬底是CVD石墨烯生长的重要条件。目前,有8-10种过渡金属(如Fe、Ru、Co、Rh、IR、Ni、PD、Pt、Cu、AU)和合金(如Co-Ni、AU-Ni、Ni-Mo、不锈钢)可以用作制备石墨烯的基底金属。选择主要基于金属的熔点、溶解碳的量以及是否存在稳定的金属碳化物。这些因素决定了石墨烯的生长温度、生长机理和载气类型。此外,金属的晶体类型和晶体取向也会影响石墨烯的生长质量。

不同衬底材料CVD石墨烯的机理不同,主要分为两种制备机理:

1)渗碳和碳沉淀机理,即热解后的碳在高温下渗入基体,并在快速冷却时在表面形成石墨烯;

2)表面催化机制,即当开裂的碳在高温下与特定金属(如铜)接触时,在表面形成石墨烯,并保护样品以抑制膜的连续沉积。因此,这种机制更容易形成单层石墨烯。

过渡金属在石CVD墨烯的生长中既是基质又是催化剂。烃类气体在金属基体表面裂解形成石墨烯是一个复杂的催化反应过程。以铜箔上石墨烯的生长为例,主要包括三个步骤:

1) 碳前驱体的分解

2) 石墨烯成核阶段

3) 石墨烯的逐渐生长过程:随着铜表面石墨烯成核数的增加,随后生成的碳原子或团簇继续粘附在成核位置,使石墨烯核逐渐生长,直到它们“缝合”在一起,之后连接形成连续的石墨烯膜。

2、前体包括碳源和辅助气体,其中碳源包括固体(如含碳聚合物材料)、液体(如无水乙醇)和气体(如甲烷、乙炔、乙烯和其他烃类气体);目前,实验和生产中主要使用甲烷作为气源,其次是辅助气体,包括氢气、氩气和氮气,可以减少薄膜的褶皱,增加平整度,减少非晶碳的沉积;选择碳源时需要考虑的因素主要包括烃类气体的分解温度、分解速率和分解产物。碳源的选择在很大程度上决定了生长温度。等离子体辅助方法也可以降低石墨烯的生长温度。

3、生长条件包括压力、温度、碳接触面积等。它们影响石墨烯的质量和厚度。从气压角度来看,可分为常压(105Pa)、低压(10-3pa~105Pa)和超低压(<10-3pa);载气类型为惰性气体(氦气、氩气)或氮气,以及广泛使用的还原气体氢气;根据生长温度可分为高温(>800℃)、中温(600℃~800℃)和低温

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