石墨烯合成裝置及利用該裝置的石墨烯合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及一種用于合成石墨烯的石墨烯合成裝置及利用該裝置的石墨稀合成方法。
[0002]本發(fā)明是從作為知識經(jīng)濟部的工業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)事業(yè)的一個環(huán)節(jié)而執(zhí)行的研究中得出的。
[0003][課題固有編號:10033309;研究課題名稱:用于柔性納米薄膜的大面積轉(zhuǎn)移及連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)課題；主管機關(guān):韓國機械研究院]
【背景技術(shù)】
[0004]石墨烯(Graphene)是一種碳以六邊形的形態(tài)相互連接而構(gòu)成蜂窩狀的二維平面結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其具有厚度非常薄且透明，且導(dǎo)電性非常優(yōu)良的特性。利用石墨烯的這種特性，試圖將石墨烯應(yīng)用于觸摸板、透明顯示器或柔性(flexible)顯示器等的努力正在廣泛展開。隨著對這樣的石墨烯的關(guān)注不斷增加，需要用于大量生產(chǎn)高品質(zhì)石墨烯的方法。
[0005]石墨稀是通過投入包含碳的氣體并利用化學(xué)氣相沉積法(chemical vapordeposit1n-CVD)而合成于催化劑金屬的表面。為了合成石墨稀，需要一種可維持高溫環(huán)境的石墨烯合成裝置。然而，在大量合成高品質(zhì)石墨烯時不易維持這樣的環(huán)境，對大批量石墨烯合成裝置的開發(fā)尚未開展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的實施例的目的在于提供一種用于大量合成高品質(zhì)石墨烯的石墨烯合成裝置及利用該裝置的石墨烯合成方法。
[0008]技術(shù)方案
[0009]根據(jù)用于解決上述技術(shù)問題的本發(fā)明的一個實施例，提供一種石墨烯合成裝置，包括:腔室，定義用于安置多個基板的內(nèi)部空間，其中，所述多個基板被布置為其各個面相互面對；氣體供應(yīng)部，將含碳?xì)怏w供應(yīng)到所述內(nèi)部空間；主加熱部，向所述內(nèi)部空間照射輻射熱；第一輔助加熱部，對應(yīng)于所述主加熱部而被布置為面向所述基板的一個表面，且將所述輻射熱轉(zhuǎn)化為對流熱并將轉(zhuǎn)化的對流熱釋放到所述內(nèi)部空間；多個第二輔助加熱部，被布置為在所述多個基板之間的各個間隔中且面向所述基板的至少一個表面，并在吸收所述輻射熱和所述對流熱而被加熱之后將熱量釋放到所述內(nèi)部空間。
[0010]有益效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過在多個基板之間的各個間隔配置輔助加熱部，從而可將熱量均勻地傳遞給各個基板。而且，由于在多個基板中的每一個上合成石墨烯，因此可大量生產(chǎn)石墨烯。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，布置于多個基板之間的各個間隔的輔助加熱部具有孔，從而可以使熱流動和氣體的流動變得順暢，因此具有能夠合成高品質(zhì)石墨烯的特征。
【附圖說明】
[0013]圖1為概略地示出本說明書中述及的石墨烯的立體圖。
[0014]圖2和圖3為概略地示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的石墨烯合成裝置100的立體圖。
[0015]圖4為概略地示出圖2和圖3所示的石墨烯合成裝置100中包含的腔室101的圖。
[0016]圖5為概略地示出圖2所示石墨烯合成裝置100的正面圖。
[0017]圖6是將圖5中的V部分詳細(xì)示出的圖。
[0018]圖7涉及根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的石墨烯合成裝置，其單獨詳細(xì)示出了圖4所示的石墨烯合成裝置的正面圖中的V部分。
[0019]圖8和圖9涉及根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的石墨烯合成裝置，其單獨詳細(xì)示出了圖4所示石墨烯合成裝置的正面圖中的V部分。
【具體實施方式】
[0020]最優(yōu)實施形態(tài)
[0021]根據(jù)用于解決上述技術(shù)問題的本發(fā)明的一個實施例，提供一種石墨烯合成裝置，包括:腔室，定義用于安置多個基板的內(nèi)部空間，其中，所述多個基板被布置為其各個面相互面對；氣體供應(yīng)部，將含碳?xì)怏w供應(yīng)到所述內(nèi)部空間；主加熱部，向所述內(nèi)部空間照射輻射熱；第一輔助加熱部，對應(yīng)于所述主加熱部而被布置為面向所述基板的一個表面，且將所述輻射熱轉(zhuǎn)化為對流熱并將轉(zhuǎn)化的對流熱釋放到所述內(nèi)部空間；多個第二輔助加熱部，被布置為在所述多個基板之間的各個間隔中且面向所述基板的至少一個表面，并在吸收所述輻射熱和所述對流熱而被加熱之后將熱量釋放到所述內(nèi)部空間。
[0022]所述多個第二輔助加熱部中的至少一個第二輔助加熱部形成有至少一個貫穿孔。
[0023]所述石墨烯合成裝置的特征在于，所述第二輔助加熱部包含多個孔，所述孔以如下方式布置:當(dāng)把所述第二輔助加熱部的一個表面劃分成四個四分之一面時，各個所述四分之一面相互相互對稱。
[0024]所述多個第二輔助加熱部中的至少一個具有網(wǎng)格(mesh)形狀。
[0025]所述第二輔助加熱部由涂覆了石墨或氧化膜的物質(zhì)構(gòu)成。
[0026]所述多個第二輔助加熱部的數(shù)量少于所述多個基板的數(shù)量。
[0027]所述多個基板和所述第二輔助加熱部所包含的至少一個表面沿重力方向布置。
[0028]所述石墨烯合成裝置還包括:排出部，用于將所述內(nèi)部空間的所述氣體排出到外部，其中，所述氣體供應(yīng)部和所述排出部以與所述多個基板的排列方向交叉或垂直的方向被布置。
[0029]根據(jù)用于解決上述技術(shù)問題的本發(fā)明的另一實施例，提供一種石墨烯合成方法，其特征在于，包括如下步驟:將多個基板安置于腔室的內(nèi)部空間；對所述內(nèi)部空間進行減壓；將氛圍氣體注入到所述內(nèi)部空間；將含碳?xì)怏w供應(yīng)到所述內(nèi)部空間；照射用于加熱所述基板的輻射熱，其中，在安置所述基板的步驟中，在所述多個基板之間的各個間隔，將多個輔助加熱部布置為面向所述基板的至少一個表面。
[0030]具體實施形態(tài)
[0031]本發(fā)明可進行多樣的變形，并可具有多種實施例，欲將特定實施例示于圖中并在說明書中詳細(xì)說明。然而，這并非旨在將本發(fā)明限定于特定的實施形態(tài)，應(yīng)當(dāng)理解為包括屬于本發(fā)明的思想和技術(shù)范圍內(nèi)的所有變形、等同物以及替代物。在說明本發(fā)明的過程中，如果認(rèn)為對有關(guān)公知技術(shù)的具體說明有可能對本發(fā)明的主旨造成混淆，則省略其詳細(xì)說明。
[0032]本說明書中使用的第一、第二等術(shù)語可用于說明多樣的構(gòu)成要素，然而構(gòu)成要素并不被術(shù)語所限制。這種術(shù)語只是出于將一個構(gòu)成要素與其他構(gòu)成要素加以區(qū)分的目的而使用。
[0033]本說明書中當(dāng)提到層、膜、區(qū)域、板等部分位于另一部分“之上”或“上面”時，其不僅包括直接位于另一部分的“之上”的情形，而且還包括其之間存在中間部分的情形。
[0034]以下，參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的實施例，在參考附圖進行說明的過程中，對實質(zhì)上相同或?qū)?yīng)的構(gòu)成要素賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略與之相關(guān)的重復(fù)說明。在附圖中，為了明確表示多種層和區(qū)域而將厚度放大而示出。另外在附圖中，為了便于說明，將一部分層和區(qū)域的厚度夸張而示出。
[0035]圖1為概略地示出本說明書所述的石墨烯的立體圖。
[0036]本說明書中使用的術(shù)語“石墨烯(graphene) ”表示多個碳原子以共價鍵相互連接使得形成多環(huán)芳香族分子的石墨烯形成為膜形態(tài)的物質(zhì)，以共價鍵連接的碳原子形成作為基本重復(fù)單元的六元環(huán)，然而還可以包括五元環(huán)和/或七元環(huán)。因此，石墨烯膜呈現(xiàn)出相互之間共價鍵結(jié)合(通常為sp2鍵合)的碳原子(C)的單層。石墨烯膜可具有多樣的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可根據(jù)可包含于石墨烯內(nèi)的五元環(huán)和/或七元環(huán)的含量而不同。
[0037]如圖所示，石墨烯膜可由單層石墨烯構(gòu)成，然而也可以使其層疊多個而形成多重層，通常，所述石墨烯的側(cè)面末端部可通過氫原子(H)實現(xiàn)飽和。
[0038]圖2和圖3為概略地示出根據(jù)本發(fā)明