一種石墨烯-SiC薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯-SiC薄膜的制備方法，其特征在于采用乙烯和硅橡膠作為碳源和硅源，將過渡金屬襯底和硅橡膠置于真空反應(yīng)系統(tǒng)中，在除去真空腔內(nèi)氧氣的情況下，維持室內(nèi)真空度1-500Pa，并升溫至600-1100℃，將氫氣注入真空腔中，再將碳源氣體注入真空腔中，保溫1-100分鐘，降溫速率為10-60℃/min。硅橡膠為粉末，顆粒尺寸為100微米-1000微米，通過氣流載入，供給速度為1g-10g/min。乙烯流量為5-100mL/min，氫氣流量為0-50mL/min。該制備方法工藝簡單，可實現(xiàn)大面積生長；所制備的石墨烯薄膜非常光滑，電阻可控，且由于所制備的石墨烯含強(qiáng)健官能團(tuán)，能實現(xiàn)與基體緊密結(jié)合。
【專利說明】-種石墨烯-SiC薄膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種石薄膜的制備方法，特別是涉及一種石墨烯-SiC薄膜的制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石墨烯是碳家族中的新成員，它是由碳原子以六角形元胞緊密堆棧而成的厚度僅 0. 35nm的單層二維蜂窩狀晶體。石墨烯是目前已知的世界上最薄的材料成為構(gòu)成材料的基 本單元，石墨烯也是最結(jié)實的材料之一，其機(jī)械強(qiáng)度是世界上最好的鋼的強(qiáng)度的100倍。另 外石墨烯是一種沒有能隙的半導(dǎo)體，載流子在其中的遷移率高達(dá)2X10 5cm2/V，比硅中電子 遷移率高100倍。石墨烯還具有已知材料中最快的導(dǎo)熱率，其熱導(dǎo)率可達(dá)5000W ?πΓ1 ?Γ1， 是金剛石的3倍，還具有室溫量子霍爾效應(yīng)和鐵磁性等特殊性質(zhì)。由于石墨烯具有近乎完 美的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的晶體學(xué)性質(zhì)成本低廉可加工性等眾多優(yōu)點，將在電子信息能源材料 和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景。
[0003] 文獻(xiàn)"申請?zhí)枮?00910219530. 4的中國專利"公開了一種基于石墨烯/硅肖特基 結(jié)的光伏電池及其制備方法，該方法采用直接轉(zhuǎn)移、甩膜、噴涂、浸沾、過濾、干燥的方法制 備石墨烯薄膜使其與基底電極上的n-Si緊密結(jié)合；該光伏電池具有降低硅的使用率，組裝 工藝簡單、成本低的特點。但是該現(xiàn)有技術(shù)僅將石墨烯進(jìn)行簡單共混。因此共混制備成復(fù) 合材料后存在界面粘結(jié)性能差等缺點。
[0004] 文獻(xiàn)[Wenyi Huang，Jianfeng Yu，Kwang Joo Kwak，L James Lee，et al. Adv. Mater. 2013,25,4668-4672]報道了一種制備含有強(qiáng)鍵官能團(tuán)的石墨烯的方法，該方法通 過控制功能石墨烯（GP-S0 3H)納米紙和硅橡膠的含量來制得，所制備的石墨烯與基體之 間具有很強(qiáng)的共價鍵結(jié)合，使之可以與硅晶片結(jié)合的更緊密。但是該方法中功能石墨烯 (GP-S0 3H)納米紙的制備難度大，成本高，不適合推廣，并且由于其設(shè)備為水平結(jié)構(gòu)的石英 管式爐，硅橡膠所產(chǎn)生的灰分易影響石墨烯的質(zhì)量，同時該方法中所制備的石墨烯層數(shù)以 及均勻性難以控制，使所制備的材料性能下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的旨在克服石墨烯薄膜存在與基體界面粘結(jié)性能差的缺陷，提供一種 能有效改善石墨烯和基體的界面結(jié)合力的石墨烯-SiC薄膜的制備方法。
[0006] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：一種石墨烯-SiC薄膜的制備方法，其 特征在于采用乙烯和硅橡膠作為碳源和硅源，將過渡金屬襯底和硅橡膠置于真空反應(yīng)系統(tǒng) 中，在除去真空腔內(nèi)氧氣的情況下，維持室內(nèi)真空度l_500Pa，并升溫至600-1KKTC，將氫 氣注入真空腔中，再將碳源氣體注入真空腔中，同時保持氫氣流量，保溫1-100分鐘，降溫 速率為10-60°C /min。所述的硅橡膠為粉末，顆粒尺寸為100微米-1000微米，通過氣流載 入，供給速度為lg-l〇g/min。乙烯流量為5-100mL/min，氫氣流量為0-50mL/min。
[0007] 本發(fā)明的有益效果：1.工藝簡單，可實現(xiàn)大面積生長；2.所制備的石墨烯薄膜非 常光滑，電阻可控，且由于所制備的石墨烯含強(qiáng)健官能團(tuán)，能實現(xiàn)與基體緊密結(jié)合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是制備石墨烯-SiC薄膜設(shè)備原理圖：
[0009] 10為金屬襯底；
[0010] 圖2是所制備的石墨烯-SiC薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖：
[0011] 20為基體；30為石墨烯-Sic薄膜；40為官能團(tuán)位點。

【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價 形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定。
[0013] 實施例1
[0014] 如圖1所示，一種石墨烯-SiC薄膜的制備方法，采用乙烯和硅橡膠作為碳源和硅 源，將鎳金屬襯底置于真空反應(yīng)爐中，硅橡膠粉末顆粒尺寸為100微米，通過乙烯氣體載 入。首先維持室內(nèi)真空度lOOPa，然后升溫至1000°C，再將氫氣注入真空腔中，流量為5mL/ min,再將乙烯氣體注入真空腔中，流量為50mL/min，娃橡膠粉末供給速度為5g/min，保溫 10分鐘后降溫，降溫速率為40°C /min。
[0015] 實施例2
[0016] 一種石墨烯-SiC薄膜的制備方法，其特征在于采用乙烯和硅橡膠作為碳源和硅 源，將銅金屬襯底置于真空反應(yīng)爐中，硅橡膠粉末顆粒尺寸為200微米，通過乙烯氣體載 入，維持室內(nèi)真空度l〇〇Pa，升溫至950°C，將氫氣注入真空腔中，流量為10mL/min，再將乙 烯氣體注入真空腔中，流量為40mL/min，娃橡膠粉末供給速度為2g/min，保溫10分鐘，降溫 速率為10°C /min。
[0017] 上述僅為本發(fā)明的兩個【具體實施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利 用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是 未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何形式的簡 單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種石墨烯-Sic薄膜的制備方法，其特征在于采用乙烯和硅橡膠作為碳源和硅源， 將過渡金屬襯底和硅橡膠置于真空反應(yīng)系統(tǒng)中，在除去真空腔內(nèi)氧氣的情況下，維持室內(nèi) 真空度l-500Pa，并升溫至600-1KKTC，將氫氣注入真空腔中，再將碳源氣體注入真空腔 中，同時保持氫氣流量，保溫1-100分鐘，降溫速率為10_60°C /min。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備的方法，其特征在于所述的硅橡膠為粉末，顆粒尺寸為 100微米-1000微米，通過氣流載入，供給速度為lg-10g/min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備的方法，其特征在于所述的乙烯流量為5-100mL/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備的方法，其特征在于所述的氫氣流量為0_50mL/min。
【文檔編號】C23C16/26GK104120402SQ201410391805
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】陳照峰, 汪洋 申請人:蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司