本實(shí)用新型涉及一種石墨烯的生長(zhǎng)設(shè)備，尤其是一種多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備。

背景技術(shù)：

眾所周知的：石墨烯雖然只有一個(gè)碳原子層厚,但由于其自身結(jié)構(gòu)特性使其表現(xiàn)出諸多世界之最，如最薄、最輕、最堅(jiān)韌、電阻率最小等，石墨烯被稱為材料界的“黑金”，21世紀(jì)“新材料之王”。

石墨烯薄膜的規(guī)?；苽?，經(jīng)過(guò)近幾年的廣泛研究，化學(xué)氣相沉積法是規(guī)?；苽涫┍∧ぷ钣星熬暗姆椒ㄖ?。CVD法制備高質(zhì)量的石墨烯薄膜是在1000度左右的真空條件下將碳源加熱分解成活性碳基團(tuán)，然后Cu、Ni等過(guò)渡金屬襯底上進(jìn)一步分解生成石墨烯。然而，快速、連續(xù)規(guī)?；苽浯竺娣e、高質(zhì)量石墨烯薄膜的方法一直沒有取得大的突破，極大地限制了石墨烯制備效率和產(chǎn)量，阻礙了石墨烯薄膜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的步伐。

眾所周知，CVD法制備石墨烯薄膜的流程為：將石墨烯生長(zhǎng)基底放入工藝腔后，先將設(shè)備升溫至1000度左右的高溫，然后將石墨烯生長(zhǎng)基底在此高溫下退火一定時(shí)間，緊接著通入石墨烯生長(zhǎng)工藝氣體制備石墨烯，待石墨烯生長(zhǎng)結(jié)束后，需要將石墨烯產(chǎn)品移除高溫工藝腔快速降溫，待爐體降至室溫時(shí)取出石墨烯產(chǎn)品。在石墨烯降溫、取樣過(guò)程中，如果將爐體也一起降溫，則下次生長(zhǎng)時(shí)重復(fù)升溫、降溫過(guò)程，則工作效率極低一天只能制備2-3次；如果將石墨烯產(chǎn)品移除高溫工藝腔，樣品降溫的過(guò)程中，爐體保持高溫不變，則待樣品降溫后、取換樣再次推進(jìn)高溫腔后，則可直接進(jìn)入退火生長(zhǎng)環(huán)節(jié)，極大的提高了石墨烯生產(chǎn)效率。但在石墨烯產(chǎn)品降溫、取換樣過(guò)程中，高溫爐體一直處于閑置狀態(tài)，造成資源浪費(fèi)。雖然之前有專利考慮到該問(wèn)題，采用高溫工藝腔兩端進(jìn)取樣的方式提高高溫爐體的利用率，但該方案拓展空間小，工藝時(shí)間短，降溫、取換時(shí)間長(zhǎng)，仍會(huì)造成設(shè)備資源浪費(fèi)；此外，該方案樣品傳送槳需要伸進(jìn)高溫工藝腔取、送樣品，則對(duì)傳送槳的要求也較高，如要求傳送槳耐高溫、不掉渣、對(duì)石墨烯樣品無(wú)影響等，無(wú)形中增加了設(shè)備制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠?qū)⑹┥L(zhǎng)設(shè)備充分利用以減少資源浪費(fèi)、提高生產(chǎn)效率的多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：本實(shí)用新型提供了一種多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備，包括安裝固定平臺(tái)、真空泵、氣體輸送管道、加熱裝置、石墨烯生長(zhǎng)工藝腔；所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔具有密封法蘭、抽真空口、進(jìn)氣口；所述抽真空口與真空泵連通；所述進(jìn)氣口與氣體輸送管道連通；

所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔至少具有兩個(gè)；所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔安裝在固定平臺(tái)上；所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔具有工藝腔外管，所述加熱裝置設(shè)置在工藝腔外管的外側(cè)；所述安裝固定平臺(tái)上設(shè)置有將加熱裝置從一個(gè)工藝腔外管外側(cè)移動(dòng)到另一個(gè)工藝腔外管外側(cè)的加熱裝置移動(dòng)裝置。

進(jìn)一步的，所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔在安裝固定平臺(tái)上沿圓周均勻分布。

優(yōu)選的，所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔豎向安裝在安裝固定平臺(tái)上；所述加熱裝置為加熱罩，所述加熱裝置套裝在工藝腔外管上；所述加熱裝置移動(dòng)裝置包括旋轉(zhuǎn)底座以及伸縮裝置；所述旋轉(zhuǎn)底座固定安裝在安裝固定平臺(tái)上，所述伸縮裝置豎直安裝在旋轉(zhuǎn)底座上；所述伸縮裝置具有的固定端與旋轉(zhuǎn)底座繞旋轉(zhuǎn)底座的中心線轉(zhuǎn)動(dòng)配合；所述伸縮裝置具有的伸縮端位于加熱裝置的一側(cè)且與加熱裝置固定連接。

優(yōu)選的，所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔橫向安裝在安裝固定平臺(tái)上；且所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔設(shè)置有密封法蘭的一端指向安裝固定平臺(tái)的外側(cè)；

所述加熱裝置為加熱罩，所述加熱裝置套裝在工藝腔外管上；所述加熱裝置移動(dòng)裝置包括支撐柱、旋轉(zhuǎn)臂以及滑塊；所述旋轉(zhuǎn)臂的一端繞支撐柱的軸線與支撐柱轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述旋轉(zhuǎn)臂的另一端位于加熱裝置的上方，所述滑塊滑動(dòng)安裝在旋轉(zhuǎn)臂上，所述滑塊與加熱裝置固定連接。

進(jìn)一步的，所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔具有密封法蘭的一端的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有勻流隔熱板。

進(jìn)一步的，每個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔的抽真空口與真空泵之間的連通管道上均設(shè)置有閥門。

進(jìn)一步的，每個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔的進(jìn)氣口與氣體輸送管道之間的連通管道上均設(shè)置有閥門。

進(jìn)一步的，所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔具有內(nèi)管和工藝外管；所述進(jìn)氣口設(shè)置在內(nèi)管底部的中心位置；所述抽真空口設(shè)置在內(nèi)管具有的外圈與工藝外管內(nèi)圈之間的區(qū)域內(nèi)。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型所述的多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)可以根據(jù)石墨烯制備工藝時(shí)間，靈活設(shè)置石墨烯生長(zhǎng)工藝腔，避免設(shè)備等待造成的資源浪費(fèi)，同時(shí)，也可極大提高石墨烯薄膜的生產(chǎn)效率；

2)因各個(gè)工藝腔是獨(dú)立設(shè)置，則各個(gè)工藝腔可根據(jù)工藝制備不同類型的石墨烯樣品；此外，該設(shè)備可以進(jìn)一步拓展，可以將其它工位設(shè)置成其它不同CVD材料制備工藝腔；

3)石墨烯降溫過(guò)程中，使用氣體單一或不使用工藝氣體，故多個(gè)石墨烯工藝腔工位可以共用一套工藝氣路；

4)不同的石墨烯工藝腔工位可單獨(dú)設(shè)置一套真空抽氣系統(tǒng)，也可公用一套真空抽氣系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備中石墨烯生長(zhǎng)工藝腔豎向安裝時(shí)的主視圖；

圖2是圖1中加熱裝置從工藝腔外管上脫開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中加熱裝置轉(zhuǎn)向到另一個(gè)工藝腔外管上方時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖2中加熱裝置安裝在另一個(gè)工藝腔外管外側(cè)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備中石墨烯生長(zhǎng)工藝腔豎向安裝且在固定安裝板上沿圓周均勻分布時(shí)的主視圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備中石墨烯生長(zhǎng)工藝腔橫向安裝時(shí)的主視圖；

圖7是圖6中加熱裝置從工藝腔外管上脫開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖7中加熱裝置轉(zhuǎn)向到另一個(gè)工藝腔外管上方時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是圖7中加熱裝置安裝在另一個(gè)工藝腔外管外側(cè)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例中多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備中石墨烯生長(zhǎng)工藝腔橫向安裝且在固定安裝板上沿圓周均勻分布時(shí)的主視圖；

圖中標(biāo)示：1-安裝固定平臺(tái)，2-石墨烯生長(zhǎng)工藝腔，21-工藝腔外管，22-密封法蘭，23-抽真空口，24-進(jìn)氣口，25-勻流隔熱板，26-內(nèi)管，3-真空泵，4-氣體輸送管道，5-加熱裝置，6-加熱裝置移動(dòng)裝置，7-閥門。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型所述的多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備，包括安裝固定平臺(tái)1、真空泵3、氣體輸送管道4、加熱裝置5、石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2；所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2具有密封法蘭22、抽真空口23、進(jìn)氣口24；所述抽真空口23與真空泵3連通；所述進(jìn)氣口24與氣體輸送管道4連通；

所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2至少具有兩個(gè)；所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2安裝在固定平臺(tái)1上；所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2具有工藝腔外管21，所述加熱裝置5設(shè)置在工藝腔外管21的外側(cè)；所述安裝固定平臺(tái)1上設(shè)置有將加熱裝置5從一個(gè)工藝腔外管21外側(cè)移動(dòng)到另一個(gè)工藝腔外管21外側(cè)的加熱裝置移動(dòng)裝置6。

具體的，石墨烯工藝腔2，具有的內(nèi)管26和工藝腔外管21的材質(zhì)可以選石英、石墨、陶瓷等耐高溫材料，本實(shí)用新型優(yōu)選石英；工藝腔外管21外管為U形管，內(nèi)管26設(shè)置在U形管內(nèi)部。具體的，不同的石墨烯工藝腔2可單獨(dú)設(shè)置一個(gè)真空泵3，也可以共用一個(gè)真空泵真3。所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2的進(jìn)氣口24可設(shè)置成導(dǎo)氣管導(dǎo)到石墨烯工藝腔2頂部進(jìn)氣、底部抽氣或者不設(shè)置內(nèi)管26直接進(jìn)氣；所述石墨烯工藝腔2可設(shè)置成立式，也可設(shè)置成臥室，同樣根據(jù)工藝需求，可設(shè)置部分立式、部分臥式。

在應(yīng)用的過(guò)程中：根據(jù)石墨烯生長(zhǎng)結(jié)束后降溫、取換樣的時(shí)間，靈活設(shè)置2個(gè)、3個(gè)或多個(gè)石墨烯工藝腔2的工位，即在第一個(gè)石墨烯工藝腔2的工位結(jié)束石墨烯生長(zhǎng)后，保持加熱爐溫度不變，通過(guò)加熱裝置移動(dòng)裝置6將加熱裝置5移到第二個(gè)石墨烯工藝腔2的工位上，進(jìn)行石墨烯薄膜制備；如果在第二工位完成石墨烯薄膜制備后，第一個(gè)石墨烯工藝腔2的工位仍未完成降溫及取、換樣過(guò)程，則繼續(xù)將高溫爐體移至第三個(gè)石墨烯工藝腔2的工位進(jìn)行石墨烯制備；以此類推，直至第一個(gè)石墨烯工藝腔2完成石墨烯樣品降溫及取、換樣過(guò)程，高溫加熱爐體則返回至第一個(gè)石墨烯工藝腔進(jìn)行石墨烯生長(zhǎng)。

綜上所述，本實(shí)用新型所述的多工位石墨烯快速生長(zhǎng)設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)可以根據(jù)石墨烯制備工藝時(shí)間，靈活設(shè)置石墨烯生長(zhǎng)工藝腔，避免設(shè)備等待造成的資源浪費(fèi)，同時(shí)，也可極大提高石墨烯薄膜的生產(chǎn)效率；

2)因各個(gè)工藝腔是獨(dú)立設(shè)置，則各個(gè)工藝腔可根據(jù)工藝制備不同類型的石墨烯樣品；此外，該設(shè)備可以進(jìn)一步拓展，可以將其它工位設(shè)置成其它不同CVD材料制備工藝腔；

3)石墨烯降溫過(guò)程中，使用氣體單一或不使用工藝氣體，故多個(gè)石墨烯工藝腔工位可以共用一套工藝氣路；

4)不同的石墨烯工藝腔工位可單獨(dú)設(shè)置一套真空抽氣系統(tǒng)，也可公用一套真空抽氣系統(tǒng)。

為了便于安裝，同時(shí)便于區(qū)分各個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2，進(jìn)一步的，所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2在安裝固定平臺(tái)1上沿圓周均勻分布。

所述加熱裝置移動(dòng)裝置6的主要作用是將加熱裝置5從一個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2上移動(dòng)到另一個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2上。因此加熱裝置移動(dòng)裝置6具有多種實(shí)現(xiàn)方式，如機(jī)械手臂。

為了降低制造成本，同時(shí)便于操作，一種優(yōu)選的方式為：所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2豎向安裝在安裝固定平臺(tái)1上；所述加熱裝置5為加熱罩，所述加熱裝置5套裝在工藝腔外管21上；如圖1至圖4所示，所述加熱裝置移動(dòng)裝置6包括旋轉(zhuǎn)底座62以及伸縮裝置61；所述旋轉(zhuǎn)底座62固定安裝在安裝固定平臺(tái)1上，所述伸縮裝置61豎直安裝在旋轉(zhuǎn)底座62上；所述伸縮裝置61具有的固定端與旋轉(zhuǎn)底座62繞旋轉(zhuǎn)底座62的中心線轉(zhuǎn)動(dòng)配合；所述伸縮裝置61具有的伸縮端位于加熱裝置5的一側(cè)且與加熱裝置5固定連接。

在通過(guò)加熱裝置移動(dòng)裝置6對(duì)加熱裝置5進(jìn)行移動(dòng)的過(guò)程中：

首先如圖1所示，加熱裝置5位于一個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2的工藝腔外管21的外側(cè)。當(dāng)該石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2結(jié)束石墨烯生長(zhǎng)后，不需要再進(jìn)行加熱。此時(shí)，如圖2所示，保持加熱爐溫度不變，通過(guò)加熱裝置移動(dòng)裝置6的伸縮裝置61使得加熱裝置5升高，并且脫離石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2。然后如圖3所示，通過(guò)加熱裝置移動(dòng)裝置6在旋轉(zhuǎn)底座62上轉(zhuǎn)動(dòng)，使得加熱裝置5位于另一個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2上方，然后如圖4所示，通過(guò)加熱裝置移動(dòng)裝置6的伸縮裝置61使得加熱裝置5下降，直到加熱裝置5安裝在石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2的外側(cè)。以此類推，直至第一個(gè)石墨烯工藝腔2完成石墨烯樣品降溫及取、換樣過(guò)程，高溫加熱爐體則返回至第一個(gè)石墨烯工藝腔進(jìn)行石墨烯生長(zhǎng)。從而實(shí)現(xiàn)加熱裝置5的轉(zhuǎn)移；實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱裝置5的充分利用。

另一種優(yōu)選的方式為，所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2橫向安裝在安裝固定平臺(tái)1上，且所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2上設(shè)置有密封法蘭22的一端指向安裝固定平臺(tái)1的外側(cè)；所述加熱裝置5為加熱罩，所述加熱裝置5套裝在工藝腔外管21上；

如圖6-9所示，所述加熱裝置移動(dòng)裝置6包括支撐柱63、旋轉(zhuǎn)臂64以及滑塊65；所述旋轉(zhuǎn)臂64的一端繞支撐柱63的軸線與支撐柱63轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述旋轉(zhuǎn)臂64的另一端位于加熱裝置5的上方，所述滑塊65滑動(dòng)安裝在旋轉(zhuǎn)臂64上，所述滑塊65與加熱裝置5固定連接。

在使用過(guò)程中：

首先如圖6所示，加熱裝置5位于一個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2的工藝腔外管21的外側(cè)。當(dāng)該石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2結(jié)束石墨烯生長(zhǎng)后，不需要再進(jìn)行加熱。此時(shí)，如圖7所示，通過(guò)移動(dòng)加熱裝置移動(dòng)裝置6上的滑塊65使得加熱裝置5脫離石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2。然后如圖8所示，通過(guò)旋轉(zhuǎn)加熱裝置移動(dòng)裝置6上的旋轉(zhuǎn)臂63，使得加熱裝置5正對(duì)另一個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2。然后如圖9所示，通過(guò)移動(dòng)加熱裝置移動(dòng)裝置6上的滑塊65使得加熱裝置5安裝在另一個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2上。此類推，直至第一個(gè)石墨烯工藝腔2完成石墨烯樣品降溫及取、換樣過(guò)程，高溫加熱爐體則返回至第一個(gè)石墨烯工藝腔進(jìn)行石墨烯生長(zhǎng)。

為了使得工藝氣體能夠均分的進(jìn)入石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2，進(jìn)一步的，所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2具有密封法蘭22的一端的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有勻流隔熱板25。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2抽真空的單獨(dú)控制，具體的，每個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2的抽真空口23與真空泵3之間的連通管道上均設(shè)置有閥門7。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2加入工藝氣體的單獨(dú)控制，具體的，每個(gè)石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2的進(jìn)氣口24與氣體輸送管道4之間的連通管道上均設(shè)置有閥門7。

為了使得氣體從內(nèi)管26中間多點(diǎn)進(jìn)入到石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2，真空抽氣系統(tǒng)從石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2的內(nèi)管26具有的外圈與工藝外管21具有的內(nèi)圈之間的區(qū)域內(nèi)抽氣，實(shí)現(xiàn)氣體從中間均勻分散在工藝腔內(nèi)部，并從工藝腔頂端分散進(jìn)入內(nèi)外管中間被真空系統(tǒng)抽走；具體的，所述石墨烯生長(zhǎng)工藝腔2具有內(nèi)管26和工藝外管21；所述進(jìn)氣口24設(shè)置在內(nèi)管26底部的中心位置；所述抽真空口23設(shè)置在內(nèi)管26具有的外圈與工藝外管21具有的內(nèi)圈之間的區(qū)域內(nèi)。