1分鐘了解CVD法制備石墨烯(銅箔襯底)的制備過程
西安齊岳生物科技有限公司提供銅基石墨烯采用化學氣相沉積法(CVD),在超高純銅箔表面通過高溫化學反應,沉積不同原子層厚度的石墨烯薄膜。經加工后可應用于不同的應用產品上,本文主要介紹一下CVD法制備的工藝流程。
CVD生長石墨烯主要包括兩個路徑,一個路徑是“直接生長”,催化裂解出來的碳原子直接在催化劑表面成核、進而生長成石墨烯薄膜;
另一個路徑則是“迂回生長”,催化裂解的表面碳原子滲透進入體相溶解后,再在表面析出,成核生長形成石墨烯薄膜。兩個平行生長路徑的貢獻,取決于金屬催化劑的溶碳能力、金屬碳化物的生成及其在生長溫度下的化學穩定性。
CVD法制備石墨烯的基本過程是:
把基底金屬箔片放入爐中,通入氫氣和氬氣或者氮氣保護加熱至1000℃左右,穩定溫度,保持20min左右;然后停止通入保護氣體,改通入碳源(如甲烷)氣體,大約30min,反應完成;切斷電源,關閉甲烷氣體,再通入保護氣體排凈甲烷氣體,在保護氣體的環境下直至管子冷卻到室溫,取出金屬箔片,得到金屬箔片上的石墨烯。下圖為石墨烯的制備過程。
襯底是生長石墨烯的重要條件。目前發現的可以用作石墨烯制備的襯底金屬有8~10個過渡金屬(如Fe,Ru,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt,Cu,Au),和合金(如Co-Ni,Au-Ni,Ni-Mo,不銹鋼)。過渡金屬在石墨烯的CVD生長過程中既作為生長基底,也起催化作用。
提供一種以銅箔上石墨烯的生長為例生長石墨烯薄膜的過程,主要包括以下三個步驟:
碳前驅體的分解 | 以C的氣體在銅箔表面的分解為例,CH4分子吸附在金屬基體表面,在高溫下C-H鍵斷裂,產生各種碳碎片CHx。該過程中的脫氫反應與生長基體的催化活性有關,由于金屬銅的活潑性不太強,對甲烷的催化脫氫過程是強吸熱反應,完全脫氫產生碳原子的能壘很高,因此,甲烷分子的裂解不完全。 |
石墨烯形核階段 | 甲烷分子脫氫之后,在銅表面的碳物種相互聚集,生成新的C-C鍵、團簇,開始成核形成石墨烯團簇。碳原子容易在金屬缺陷位置(如金屬臺階)形核,因為缺陷處的金屬原子配位數低,活性較高。 |
石墨烯逐漸長大過程 | 隨著銅表面上石墨烯形核數量的增加,之后產生的碳原子或團簇不斷附著到成核位置,使石墨烯晶核逐漸長大直至相互“縫合”,連接成連續的石墨烯薄膜。 |
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多種基底轉移石墨烯
石墨烯 單層CVD石墨烯 (石英基底) 1cm*2cm
石墨烯 CVD銅基單層石墨烯(10cm*10cm)
石墨烯 CVD銅基單層石墨烯(10cm*20cm)
石墨烯 單層CVD石墨烯 (硅/二氧化硅基底) 1cm*2cm
石墨烯 單層CVD石墨烯 (硅/二氧化硅基底) 2cm*2cm
石墨烯 單層CVD石墨烯--PET基底1cm*1cm
石墨烯 單層CVD石墨烯--PET基底2cm*2cm
石墨烯 單層CVD石墨烯--Si/SiO2基底 (1cm*1cm)
石墨烯 單層CVD石墨烯--玻璃基底1cm*1cm
石墨烯 單層CVD石墨烯--玻璃基底1cm*2cm
石墨烯 單層CVD石墨烯--玻璃基底2cm*2cm
石墨烯 單層CVD石墨烯--藍寶石基底1cm*1cm
石墨烯 單層CVD石墨烯--石英基底1cm*1cm
石墨烯 硅片基底石墨烯膜Graphene on Si (尺寸定制)
石墨烯 銅基單層石墨烯-5cm*10cm
石墨烯 銅基多層石墨烯 5cm*10cm
石墨烯 銅基多層石墨烯 10cm*20cm
石墨烯 銅基多層石墨烯10cm*10cm
石墨烯,鎳基多層石墨烯薄膜 (5cm*10cm)
基于SiO2/Si晶片的雙層CVD石墨烯薄膜
硅基底石墨烯薄膜(1*1cm)
PET基底石墨烯薄膜(1*1cm)
紫銅基石墨烯薄膜(1*1cm)
銅基石墨烯薄膜(10*10cm)
銅基石墨烯薄膜(5*5cm)
銅基多層石墨烯
石墨烯 銅基單層石墨烯-5cm*10cm
石墨烯 銅基多層石墨烯 5cm*10cm
石墨烯 銅基多層石墨烯10cm*10cm
石墨烯 自支撐三維石墨烯(已去鎳)超輕 (1cm*1cm)
石墨烯線 鍍石墨烯單晶銅線(每米)
鎳基多層石墨烯
石墨烯,鎳基多層石墨烯薄膜 (5cm*10cm)
石墨烯 泡沫鎳三維石墨烯 CVD石墨烯 (5*10cm)
石墨烯 三維石墨烯 泡沫銅三維石墨烯5cm*10cm
石墨烯 自支撐三維石墨烯(已去鎳)超輕 (1cm*1cm)
石墨烯薄膜:
單面生長銅基底石墨烯
“泡-取”式石墨烯
懸空自助轉移單層石墨烯
石英基底石墨烯
PET基底石墨烯
藍寶石基底石墨烯
鎳泡沫基底石墨烯
自助轉移鎳泡沫石墨烯
銅基底石墨烯
氧化硅片基底石墨烯
石墨烯納米銀線復合柔性透明導電膜
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