基于任意基底的石墨烯生成方法、装置及设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石墨稀领域，尤其涉及基于任意基底的石墨烯生成方法、装置及设备。
【背景技术】
[0002]石墨烯是从石墨材料中分离出来，由碳原子组成的只有一层原子百度的二维晶体。由于其韧性强度高、导电性能好以及透光性好的特点，比如，其断裂强度要比钢材还高200倍以上，其导电性能比银的导电性能更高，用石墨烯取代硅，将会使得计算机处理器的运行速度快数百倍，另外石墨烯几乎是透明并且致密性好，可以用作透明的电子产品原料，应用非常广泛，并且应用价值非常高。
[0003]在石墨烯的制作过程中，目前使用的方法包括化学气相沉淀方法，将甲烷和氢气的混合气体，通过入口歧管引入到反应空间，混合气体吸附在一个基底上，发生迀移和成膜的化学反应，在一定的湿度下生成石墨稀。
[0004]目前使用的石墨烯生成方法，可以得到石墨烯，但是在生产过程中需要蚀刻剂、水和有机溶剂的参与，使得基底受限于其表面需要平坦，或者要求其表面的曲率较小。因此，现有技术中需要使用较多的配料参与，并且生成石墨烯的基底受到限制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于任意基底的石墨烯生成方法，以解决现有技术中需要使用较多的配料参与，并且生成石墨烯的基底受到限制的问题。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种基于任意基底的石墨烯生成方法，所述方法包括:
[0007]将金属与碳生成碳金属合金；
[0008]控制温度高于所述碳金属合金的熔点，将所述液态的碳金属合金浇涂于基底表面；
[0009]在所述碳金属与基底的界面进行偏析，导走液态碳金属合金，生成石墨稀薄膜。
[0010]结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述将金属与碳生成碳金属合金步骤包括:
[0011]将所述金属装入容器并抽成真空，加热所述金属；
[0012]当所述金属加热至第一温度范围时，通入第一预定速率的氢气以及第二预定速率的碳源气体，控制所述容器内的压力至预定压力范围；
[0013]当所述金属加热的温度满足第一温度范围的持续时长符合预定的时间要求后，生成碳金属合金。
[0014]结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述第一温度范围为200摄氏度至1400摄氏度，所述第一预定速率1-100SCCM，所述第二预定速率为1-5000SCCM，所述预定的时间要求为1分钟至5小时，所述预定压力范围为0.lm毫托至780托。
[0015]结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述碳源气体为含碳化合物，或者碳氢化合物。
[0016]结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述容器为管炉，所述管炉材料包括以下材料的任意一种或者多种组合:石墨、石英、玻璃、金属。
[0017]结合第一方面，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述控制温度高于所述碳金属合金的恪点，将所述液态的碳金属合金饶涂于基底表面步骤包括:
[0018]将所述碳金属合金置于包括空气或者氮气的环境，所述环境的温度值处于第二温度范围，所述第二温度范围大于所述碳金属合金的熔点，将所述碳金属合金浇涂于所述基底表面；
[0019]所述在所碳金属与基底的界面进行偏析，导走液态碳金属合金，生成石墨稀薄膜步骤包括:
[0020]当所述碳金属合金浇涂于所述基底表面的时长满足预设的时间区间时，将液态的碳金属合金导走，在基底上留下石墨烯薄膜。
[0021]结合第一方面，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述金属为镓，镓和铟的合金，镓和锡的合金，或者镓和锌的合金。
[0022]第二方面，本发明实施例提供了一种基于任意基底的石墨烯生成装置，所述装置包括:
[0023]碳金属合金生成单元，用于将金属与碳生成碳金属合金；
[0024]饶涂单元，用于控制温度高于所述碳金属合金的恪点，将所述液态的碳金属合金浇涂于基底表面；
[0025]偏析单元，用于在所述碳金属与基底的界面进行偏析，导走液态碳金属合金，生成石墨烯薄膜。
[0026]结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述碳金属合金生成单元包括:
[0027]加热子单元，用于将所述金属装入容器并抽成真空，加热所述金属；
[0028]气体通入子单元，用于当所述金属加热至第一温度范围时，通入第一预定速率的氢气以及第二预定速率的碳源气体，控制所述容器内的压力至预定压力范围；
[0029]合金生成子单元，用于当所述金属加热的温度满足第一温度范围的持续时长符合预定的时间要求后，生成碳金属合金。
[0030]第三方面，本发明实施例提供了一种基于任意基底的石墨烯生成设备，所述设备包括:管炉、第一流量控制器、第二流量控制器、加热部件、压力阀、压力检测部件、温度检测部件和控制器，其中:
[0031]所述加热部件用于加热所述管炉；
[0032]所述压力阀用于调节管炉内的压力；
[0033]所述温度检测部件用于检测管炉内的温度；
[0034]所述压力检测部件用于检测管炉内的压力；
[0035]所述第一流量控制器和第二流量控制器用于控制进入管炉内的氢气以及碳源气体的流量；
[0036]所述控制器用于根据压力检测部分部件。温度检测部件的检测数据，相应的控制压力阀和加热部件，将金属与碳生成碳金属合金，以及调整管炉温度和压力，将所述液态的碳金属合金饶涂于基底表面；使所述碳金属与基底的界面进行偏析，导走液态碳金属合金，生成石墨烯薄膜。
[0037]在本发明中，通过由金属与碳生成碳金属合金，并控制碳金属合金的温度高于其熔点，将液态的碳金属合金浇涂于基底表面，通过在碳金属与基底的界面进行偏析，从而生成石墨稀薄膜，本发明通过碳金属合金偏析的方式，可方便导走液态碳合金材料，使得可以在任意基底生成石墨烯薄膜，并且也不需要蚀刻、水、有机溶剂的参与，减少了生成石墨烯对基底的限制，以及石墨烯生成时的其它配料参与的限制。
【附图说明】
[0038]图1是本发明第一实施例提供的基于任意基底的石墨烯生成方法的实现流程图；
[0039]图la为本发明第一实施例提供的石墨烯薄膜生成过程示意图；
[0040]图2是本发明第二实施例提供的基于任意基底的石墨烯生成方法的实现流程图；
[0041]图3是本发明第三实施例提供的基于任意基底的石墨烯生成装置的结构示意图；
[0042]图4为本发明第四实施例提供的基于任意基底的石墨烯生成设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0043]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0044]本发明实施例所述基于任意基底的石墨烯生成方法，旨在解决现有技术中进行石墨烯生成时，需要使用较多的配料参与，并且生成石墨烯的基底受到限制的问题，比如现有技术中使用化学气相沉淀方法生成石墨烯时，通过入口歧管引入组合物和反应气体，将组合物吸附在基板上，通过引入蚀刻剂、水以及其它有机溶剂的配料，使反应物发生迀移和成膜的化学反应，但是需要蚀刻剂、水以及其它有机溶剂的配料，使得基底的形状受到限制，比如只能为平面的基底，或者基底的曲率要求很小，造成石墨烯生成时，对基底的限制。下面结合附图，对本发明具体进行说明。
[0045]实施例一:
[0046]图1示出了本发明第一实施例提供的基于任意基底的石墨烯生成方法的实现流程，详述如下:
[0047]在步骤S101中，将金属与碳生成碳金属合金。
[0048]具体的，本发明实施例中所述碳金属合金，是指包括碳元素和金属元素的合金材料，作为本发明一种优选的实施方式中，所述金属材料可以为镓，镓和铟的合金，镓和锡的合金，或者镓和锌的合金。
[0049]所述金属与碳生成碳金属合金的方法中，可以将包括碳元素的材料，比如可以为碳源气体，或者也可以为其它包括碳元素的材料与金属通过加热加压的方式生成碳金属合金，比如可以通过化学气相沉积法对金属液进行化学气相沉积，在液态金属中掺杂碳元素。具体通过化学气相沉积法生成碳金属合金的方法，将在实施例二中进行进一步描述。
[0050]在步骤S102中，控制温度高于所述碳金属合金的恪点，将所述液态的碳金属合金浇涂于基底表面。
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