CVD法制備石墨烯ppt課件

1、石墨烯的CVD法制備 1.背景知識 2.閱讀文獻(xiàn) 3.總結(jié)1.背景知識CVDchemical vapordeposition）：利用甲烷等含碳化合物作為碳源，高溫分解，在基體表面生長成石墨烯。 滲碳析碳機制生長機理 表面生長機制 滲碳析碳機制：滲碳析碳機制： 對于對于Ni等具有較高溶等具有較高溶C量的金屬基體，量的金屬基體，碳源裂解產(chǎn)生的碳原子在高溫時滲入，溫度碳源裂解產(chǎn)生的碳原子在高溫時滲入，溫度降低時，從基體中析出成核，長大成石墨烯。降低時，從基體中析出成核，長大成石墨烯。表面生長機制：表面生長機制： 對于銅等具有較低的溶對于銅等具有較低的溶C量的金屬基量的金屬基體，高溫下，氣態(tài)碳源裂解生

2、成碳原子吸附體，高溫下，氣態(tài)碳源裂解生成碳原子吸附于表面，生長成石墨烯島，再二維長大合并于表面，生長成石墨烯島，再二維長大合并得到石墨烯。得到石墨烯。 C源：主要為烴類，如甲烷，乙烯，乙炔），選擇碳源主要考慮：分解溫度，分解速度，分解產(chǎn)物三方面因素。 生長基體：主要包含金屬箔，選擇依據(jù)為：金屬的熔點，溶C量，是否有穩(wěn)定的金屬碳化物，另外金屬晶體類型及晶體取向也會影響石墨烯的生長。 常壓 生長條件:氣壓 低壓 （105-10-3Pa） 超低壓（800oC溫度 中溫 600-800oC 低溫 600oC 2.閱讀文獻(xiàn)閱讀文獻(xiàn)實驗條件：常壓，高溫。基體：銅，實驗條件：常壓，高溫?；w：銅，20um，

3、 C源：固態(tài)有機源：固態(tài)有機廢物。廢物。 預(yù)處理：（預(yù)處理：（Cu基板）基板）1.電化學(xué)拋光，酸清洗。電化學(xué)拋光，酸清洗。目的：使生長基板平整，趨于各向同性，干凈，目的：使生長基板平整，趨于各向同性，干凈，降低粗糙度。降低粗糙度。2.High-Pressure Annealed 。 目的：減少目的：減少Cu基板上的晶格缺陷基板上的晶格缺陷 （sharp wrinkles, step edges,defects）基板上的污點，缺陷都可能成為碳原子的形核據(jù)基板上的污點，缺陷都可能成為碳原子的形核據(jù)點點Low nucleation density is critical for continuous

4、 growth of larger graphene crystals. 生長速度和邊緣之間的作用可以影響其形貌。當(dāng)碳源供給量大時將由六邊形過渡到圓形的生長狀態(tài)。繼續(xù)增加供應(yīng)量時，會產(chǎn)生多層石墨烯片層。 b 石墨烯晶體間的晶界：一般由兩部分組成：不定期的六邊形和五邊形組 (aperiodic heptagon-pentagon pairs )和邊界重疊部分。（overlapped bilayer regions） 若干個增大石墨烯尺寸的有效方法：若干個增大石墨烯尺寸的有效方法：1. Electrochemical-Polished and High-Pressure Annealed Cu F

5、oils 過程：1.電化學(xué)拋光，2. 2atmH27小時CVD控壓系統(tǒng)2.Single CrystalsMade on the Inside of Enclosure-like Cu Structures 3. 在再結(jié)晶Resolidified的銅基板上生長石墨烯 1.初次嘗試：將溫度加熱到銅的熔點以上，在液態(tài)的銅基板上生長，但尺寸最大只有200um。 2.修正：先將銅基板熔化melting），再結(jié)晶Resolidified），在這樣基板上，石墨烯的尺寸可達(dá)到1mm。 RMS ：方均根4.在Oxygen-Rich Cu 基板上生長 在非還原氣體Ar中退火。保留其催化較弱catalytically inactive的氧化亞銅Cu2O層。 實驗表明氧化亞銅層有效的控制了石墨烯在基板上的形核數(shù)量(4 nuclei /cm2.) 48小時的生長后，獲得5