化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石墨烯制備領(lǐng)域，尤其涉及高溫爐制備石墨烯的設(shè)備，具體是指一種化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)氣相沉積法的原理是將一種或多種氣態(tài)物質(zhì)導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種新的材料沉積在襯底表面。它是目前應(yīng)用最廣泛的一種大規(guī)模工業(yè)化制備半導(dǎo)體薄膜材料的技術(shù)。
[0003]Srivastava等采用微波增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在包裹有Ni的Si襯底上生長(zhǎng)出來(lái)20nm左右厚度的花瓣?duì)畹氖?，并研究了微波功率大小?duì)石墨片形貌的影響。獲得了比之前的制備方法得到的厚度更小的石墨片，究結(jié)果表明:微波功率越大，石墨片越小，但密度更大，此種方法制備的石墨片含有較多的Ni元素。
[0004]Kim等在Si襯底上添加一層厚度小于300nm的Ni，然后在1000°C的甲烷、氫氣和氬氣的混合氣流中加熱這一物質(zhì)，再將它迅速降至室溫。這一過(guò)程能夠在Ni層的上部沉積出6?10層石墨烯。通過(guò)此法制備的石墨烯電導(dǎo)率高、透明性好、電子迀移率高(?3700cm2/(V.s))，并且具有室溫半整數(shù)量子Hall效應(yīng)。用制作Ni層圖形的方式，能夠制備出圖形化的石墨烯薄膜，這些薄膜可以在保證質(zhì)量的同時(shí)轉(zhuǎn)移到不同的柔性襯底上。這種轉(zhuǎn)移可通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn):一是把Ni用溶劑腐蝕掉以使石墨烯薄膜漂浮在溶液表面，進(jìn)而把石墨烯轉(zhuǎn)移到任何所需的襯底上；另外一種則是用橡皮圖章式的技術(shù)轉(zhuǎn)移薄膜。
[0005]化學(xué)氣相沉積法可滿足規(guī)模化制備高質(zhì)量、大面積石墨烯的要求，但現(xiàn)階段因其較高的成本、復(fù)雜的工藝以及精確的控制加工條件制約了這種方法制備石墨烯的發(fā)展，有待進(jìn)一步研究。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)真空混氣、快速降溫的化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的高溫爐設(shè)備具有如下構(gòu)成:
[0008]該化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備，其主要特點(diǎn)是，所述的設(shè)備包括:
[0009]高溫爐組件，包括加熱爐體、設(shè)置于所述的加熱爐體內(nèi)部的耐高溫反應(yīng)管和密封元件，其中所述的耐高溫反應(yīng)管和密封元件組合成一個(gè)密閉空間；
[0010]可滑動(dòng)導(dǎo)軌組件，包括底架、導(dǎo)軌和相對(duì)于所述的導(dǎo)軌可滑動(dòng)的滑塊，所述的加熱爐體固定于所述的滑塊上，所述的導(dǎo)軌固定在所述的底架上；
[0011]真空混氣組件，包括混氣架、真空栗機(jī)組、混氣元件，所述的真空栗機(jī)組與混氣元件安裝于混氣架內(nèi)，所述的混氣元件由多路進(jìn)氣管道和混氣裝置組成，所述的多路進(jìn)氣管道一端與所述的混氣裝置連接，與所需通入的氣體源連接；所述的混氣架設(shè)置于所述的底架下方，所述的真空栗機(jī)組與所述的密封元件的抽真空口連接，混氣元件與密封元件的進(jìn)氣口連接，在加熱過(guò)程中，所述的高溫爐組件位于所述的混氣架的正上方，在加熱完成后，所述的高溫爐組件沿著導(dǎo)軌移至導(dǎo)軌的遠(yuǎn)離混氣架一端。
[0012]較佳地，所述的密封元件為兩個(gè)密封法蘭，所述的兩個(gè)密封法蘭分別設(shè)置于所述的耐高溫反應(yīng)管的兩端。
[0013]較佳地，所述的高溫加熱爐為上下開合式。
[0014]較佳地，所述的高溫加熱爐兩側(cè)分別設(shè)置有反應(yīng)管穿孔，所述的耐高溫反應(yīng)管通過(guò)所述的反應(yīng)管穿孔橫向穿設(shè)于所述的高溫加熱爐中。
[0015]更佳地，所述的可滑動(dòng)導(dǎo)軌組件還包括支撐架，所述的耐高溫反應(yīng)管兩端通過(guò)所述的支撐架固定于所述的底架上。
[0016]較佳地，所述的可滑動(dòng)導(dǎo)軌組件還包括導(dǎo)軌固定架，所述的導(dǎo)軌通過(guò)所述的導(dǎo)軌固定架固定于所述的底架上。
[0017]較佳地，所述的滑塊穿設(shè)于所述的導(dǎo)軌上或所述的滑塊嵌設(shè)于所述的導(dǎo)軌中。
[0018]較佳地，所述的設(shè)備還包括進(jìn)氣控制針閥，所述的混氣元件通過(guò)所述的進(jìn)氣控制針閥與所述的密封元件的進(jìn)氣口連接。
[0019]較佳地，所述的化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備還包括真空計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)，所述的真空計(jì)與所述的真空栗機(jī)組相連接，在所述的反應(yīng)管內(nèi)真空達(dá)到要求時(shí)關(guān)閉，所述的質(zhì)量流量計(jì)與所述的進(jìn)氣管道相連，在通入氣體時(shí)開啟所述的質(zhì)量流量計(jì)。
[0020]采用了該實(shí)用新型中的化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備，采用滑動(dòng)與真空相結(jié)合的模式，以化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯，這種制備方式可以滿足在制備過(guò)程中迅速冷卻的要求，更加有效的制備石墨烯片，并且通過(guò)滑動(dòng)控制可以減少對(duì)樣品的震動(dòng)，提高了石墨烯的質(zhì)量，絕對(duì)的密封空間大大提高了設(shè)備的安全性與有效性，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于使用，適合大規(guī)模推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備的示意圖
[0022]圖2為本實(shí)用新型的化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備的右視圖
[0023]圖3為本實(shí)用新型的化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備的俯視圖
[0024]圖4為本實(shí)用新型的化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備的45度斜視圖
[0025]附圖標(biāo)記
[0026]I 加熱爐體
[0027]2耐高溫反應(yīng)管
[0028]3密封法蘭
[0029]4支撐架
[0030]5 底架
[0031]6進(jìn)氣控制針閥
[0032]7混氣架
[0033]8真空栗機(jī)組
[0034]9真空計(jì)
[0035]10質(zhì)量流量計(jì)
[0036]11 導(dǎo)軌
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了能夠更清楚地描述本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0038]如圖1?4所示，該化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的高溫爐設(shè)備包括:高溫爐組件，包括加熱爐體1、耐高溫反應(yīng)管2、密封法蘭3，其中所述的耐高溫反應(yīng)管2和2套密封法蘭3組合成一個(gè)獨(dú)立的密封空間；可滑動(dòng)導(dǎo)軌組件，包括支撐架4、底架5、導(dǎo)軌11、滑塊，所述的高溫爐組件通過(guò)支撐架固定在所述的可滑動(dòng)導(dǎo)軌組件上，形成與所述的底架平行的結(jié)構(gòu)，所述的高