石墨烯化学气相沉积法
石墨烯化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposition,CVD),是一种在高温的条件下利用化学气相反应形成薄膜的生产工艺。该方法利用一定比例的气态有机物和富含碳的气态材料,在真空或减压环境下受热,进行化学气相反应得到所需要的薄膜材料。石墨烯由于具有高强度、低摩擦系数、高导热和电阻率等优异性能,在电子、高性能固体燃料电池、光发射器件和储能方面受到了广泛的关注。在这方面,CVD作为生产石墨烯的最常用方法,已经成为石墨烯制备的第一选择。
CVD的基本原理是在高温的条件下,将有机物分解和重新组合以形成由若干单元组成的碳链结构,通过扩散、吸附和后处理等步骤使其封闭形成膜型石墨烯。因此,在CVD过程中,重要的参数包括反应物浓度、反应气体流量、反应温度等,他们不仅决定CVD反应时间,而且影响石墨烯质量。
根据CVD过程中反应条件的不同,CVD方法可以大致分为常温和加热两种,其中常温CVD是指在室温下利用有机物的气相还原反应形成碳化合物的方法,这种方法属于物理CVD,适用于制备厚膜石墨烯。而加热CVD是指在高温条件下利用有机物的气相重整及其衍生物以及
deposition碳氢化物的还原反应形成碳化合物的方法,其原理为化学CVD,适用于制备薄膜石墨烯。
CVD的优点在于,无需像保护性气相法(PECVD)那样使用复杂的活性剂和添加剂,而且反应过程温和,不会造成表面层结构的改变,可以有效地解决石墨烯结构不完整和不稳定的问题,且制备的碳膜具有良好的结构和电子性质。但是,CVD法也存在弊端,如高温条件下易发生火灾,原料消耗量大,因此石墨烯CVD方法的发展还存在某些不足之处。
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