用于制造石墨烯的装置、石墨烯的制造方法及通过该方法制造的石墨烯的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及石墨稀，更具体地涉及一种用于制造尚品质石墨稀的装置、该石墨稀的制造方法及通过该方法制造的石墨烯。
【背景技术】
[0002]含有碳原子的物质包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨。这些当中，石墨烯是单一原子层，其结构是碳原子的二维平面阵列。
[0003]具体而言，石墨烯具有相当稳定和优异的电气、机械和化学性质以及优异的导电性，因此其比硅酮更快速地运载电子并且能够比铜施加更高的电流，自从基于2004年发现一种从石墨中分离石墨烯的方法，通过实验进行验证以来，已经对其进行了积极地研究。
[0004]由于石墨烯可以大规模生产且具有电气、机械和化学稳定性以及优良的导电性，因而作为电子线路的基材已经吸引了相当大的关注。
[0005]此外，石墨烯的电气性质可以根据具有预定厚度的石墨烯的结晶方向而改变。出于此原因，在由用户选择的方向上获得了电气性质，因而可以容易地设计器件。因此，石墨烯可有效地用于碳基电子或电磁器件。
[0006]石墨烯的这些性质可以根据生长条件而显著变化。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]旨在解决问题的本发明的目的在于:一种制造石墨烯的装置，其通过在不同条件下形成石墨烯而连续生长高品质石墨烯；一种用于制造石墨烯的方法；以及通过该方法制造的石墨稀O
[0009]技术方案
[0010]本发明的目的可以通过提供用于制造石墨烯的装置来实现，该装置包括:第一室，其用于在第一条件下供应碳源；第二室，其用于在第二条件下供应碳源；连接器，其用于将第一室与第二室连接；以及进料器，其用于将催化剂金属连续供应到第一室和第二室。
[0011 ] 第一条件可以被配置为增加石墨烯的晶种的尺寸。
[0012]第一条件可以包括碳源分压，所述碳源分压低于第二条件的碳源分压。
[0013]第一条件可以包括温度，所述温度高于第二条件的温度。
[0014]第二条件可以被配置为填充晶种之间的间隙并形成石墨烯。
[0015]进料器可以包括:进料辊，其设置在第一室的一侧，所述进料辊供应催化剂金属；以及收卷辊，其设置在第二室的另一侧，所述收卷辊收卷催化剂金属并以卷的形式供应所述催化剂金属。
[0016]装置还可以包括用于进行预处理的第三室，所述第三室设置在所述第一室的一侧。
[0017]在本发明的另一方面中，在此提供了一种用于制造石墨烯的方法，该方法包括:使用进料器将催化剂金属连续供应到第一室和第二室；将碳源供应到第一室，以便于第一条件下在催化剂金属上形成石墨烯；并且将碳源供应到第二室，以便于第二条件下在催化剂金属上形成石墨稀。
[0018]该方法还可以包括热处理催化剂金属。
[0019]在本发明的另一方面中，在此提供了一种用于制造石墨烯的方法，该方法包括:将催化剂金属连续供应到具有不同条件的第一区和第二区；在第一条件下，在第一区中在催化剂金属上形成石墨烯；并且在第二区中运载催化剂金属并将碳源供应到第二区，以便在第一条件下形成石墨烯的区域中于第二条件下形成石墨烯。
[0020]第一区和第二区是彼此不同的第一室和第二室的内部。
[0021]在本发明的又一方面中，在此提供了通过上述方法制造的石墨烯。
[0022]有益效果
[0023]根据本发明，首先，在石墨烯生长时，石墨烯生长在分开的区域，即，在石墨烯生长时用于控制石墨烯的晶种密度的区域和用于填充晶种之间的间隙并使石墨烯完成生长的区域，从而连续形成高品质石墨稀薄膜。
[0024]由此，提供了具有两种以上条件的形成区，从而在连续供应催化剂金属的同时形成石墨稀并显著改善石墨稀品质。
[0025]可使品质改善最大化，并可因此通过提供具有不同条件的分开的室来显著缩短石墨烯的生长时间。
[0026]效果不限于上述那些，且本领域技术人员根据以下描述将清楚理解未在此描述的其它效果。
【附图说明】
[0027]被包含用于提供对本发明的进一步理解的附图图示了本发明的实施方式，并和说明书一起用来解释本发明的原理。
[0028]在附图中:
[0029]图1是图示了用于制造石墨烯的装置的实例的示意图；
[0030]图2至图4是图示了石墨烯根据生长条件的晶种密度的图像；
[0031]图5是图示了用于制造石墨烯的装置的另一实例的示意图；和
[0032]图6是图示了用于制造石墨烯的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0033]现将对本发明的优选实施方式进行详细描述，其实例在附图中示出。
[0034]然而，本发明允许各种修改和变化，并且其【具体实施方式】参照附图举例说明并将进行详细描述。本发明不应被解读为限于在此提出的实施方式，并且包括符合所附权利要求限定的本发明主旨或范围的修改、变化、等价物和替代物。
[0035]应当理解的是，当诸如层、区域或基板等元件被称为在另一元件“上”时，其可以直接在该元件上，或者于其间还可以存在一个或多个插入元件。
[0036]此外，应当理解的是，虽然在本文中可使用诸如“第一”和“第二”等术语来描述元件、部件、区、层和/或区域，但所述元件、部件、区、层和/或区域不应当受限于这些术语。
[0037]图1是图示了用于制造石墨烯的装置的实例的示意图。
[0038]如图1所示，用于制造石墨烯的装置可以包括二个具有不同条件的形成区11和12，以及用于连续供应催化剂金属70使得催化剂金属70通过形成区11和12的进料器40。
[0039]换言之，用于制造石墨烯的装置可以包括第一室10和连接至第一室10的第二室20，其中，第一室10和第二室20分别具有形成区11和12 ;以及用于连续地将催化剂金属70供应通过第一室10和第二室20的进料器40。
[0040]此处，第一室10和第二室20可以分别包括气体入口 12和22以及气体出口 13和
23。因此，可以将在催化剂金属70上形成石墨烯的碳源通过气体入口 12和22供给到各个室10和20。
[0041]此外，各个室10和20包括加热器50，且在各个室10和20中限定与加热器50相邻的形成区11和12。
[0042]S卩，使用加热器50在形成区11和12中加热催化剂金属70，并且将含碳气体(其是反应气体(原料气))作为碳源供给以便在催化剂金属70上形成石墨烯。
[0043]反应气体(CxHx)是含碳化合物，其可以是具有6个以下碳原子的化合物、具有4个以下碳原子的化合物或者具有2个以下碳原子的化合物。例如，含碳和氢(CxHx)的化合物可以用作反应气体。
[0044]在某些情况下，形成区11和12可以在一个室内实现。
[0045]同时，第一室10和第二室20在保持气密的同时可以通过连接器30彼此连接。
[0046]通过第一室10和第二室20连续供应催化剂金属70的进料器40可以使用辊41和42以卷的形式供给催化剂金属70。
[0047]S卩，进料器40可以包括设置在第一室10 —侧并供给催化剂金属70的进料辊41。
[0048]此外，装置可以包括设置在第二室20的另一侧(即，在由进料辊41供应的穿过第一室10和第二室20的催化剂金属70之后设置的位置)并收卷金属催化剂70的收卷辊42 ο
[0049]因此，催化剂金属70从进料辊41供给并在穿过第一室10和第二室20的同时被连续运载。石墨稀形成在催化剂金属70上。
[0050]在此情况中，可在运载催化剂金属70的区域中提供气密构件80。S卩，气密构件80可以设置在第一室10的经此供给和排出催化剂金属70的部位、和第二室20的经此供给和排出催化剂金属70的部位。
[0051]同时，可以通过连接器30来保持将第一室10连接到第二室20的区域的气密性。在该区域中，可以省略气密构件80。
[0052]在用于制造石墨烯的装置中，可以将碳源供给至第一室10和第二室20。此时，可在第一条件下将碳源供给至第一室10，并且可在第二条件下将碳源供给至第二室20。
[0053]第一条件及第二条件可以包括温度、气体分压、压力和氛围气体。
[0054]通过满足石墨烯在第一室10和第二室20中生长的不同特定条件，石墨烯可以在催化剂金属70连续穿过第一室10和第二室20的同时生长。
[0055]例如，石墨烯晶种的密度可以根据碳源分压而变化。一般而言，随着碳源分压降低，晶种密度降低。
[0056]晶种是石墨烯生长为完整层之前存在于石墨烯的最初形成阶段的岛形物质。晶种可以是构成一个晶粒的片状岛。通常，一个颗粒具有一个结晶表面。
[0057]石墨烯的性质(例如，电气性质)可以根据石墨烯的生长条件而显著变化。
[0058]随着石墨烯片状岛的尺寸增加，石墨烯的晶界减少。
[0059]如上所述，因为一个晶粒具有相同的结晶表面，所以表述“石墨烯具有许多晶界”是指石墨烯具有不同的晶界。因此，许多晶界可以导致电气性质的劣化。即，随着晶界减少，石墨烯的电气性质得以改善。
[0060]因此，当具有很少晶界的石墨稀生长时，可以形成尚品质石墨稀。
[0061]图2至图4图示了以不同晶种密度生长的石墨烯。在附图中，石墨烯并未完全生长。
[0062]图2示出了具有相当低密