1.一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
1)采用含氮气体等离子体处理金属箔:将金属箔置于等离子体装置,通入含氮气体作为诱导气体,启动等离子体激发源进行等离子体处理,得到表面干净且被诱导活化的金属箔;其中,所述含氮气体为氨气;
2)将经含氮气体等离子体处理后的金属箔置于反应炉中并通入惰性气体,然后控制在150 min内缓慢升温至退火温度后进行退火处理;
3)向反应炉中导入碳源和还原性气体,石墨烯单晶在生长温度下开始石墨烯单晶的生长,生长结束后即得所述单晶石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,步骤1)中,通入含氮气体的流量为5 mL/min~15 mL/min。
3.根据权利要求1或2所述的一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述金属箔为铜箔、镍箔、钴箔或钼箔。
4.根据权利要求1或2所述的一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,步骤1)中,等离子体处理的功率为100 W~300 W,压力为500 pa~1000Pa,时间为10 min ~60 min。
5.根据权利要求1或2所述的一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述惰性气体为氩气或氮气中的至少一种,所述通入惰性气体的流量为300 mL/min~600 mL/min。
6.根据权利要求1或2所述的一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述退火温度为1000 ℃~1050 ℃,退火时间为10 min~60 min。
7.根据权利要求1或2所述的一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,步骤3)中,所述碳源为碳氢气体,流量为5 mL/min~10 mL/min;
步骤3)中,所述还原性气体为氢气、一氧化碳中的至少一种,流量为8 mL/min~40 mL/min。
8.根据权利要求7所述的一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,所述碳源为甲烷、乙炔或乙烯中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,步骤3)中,所述单晶石墨烯的生长温度为1000 ℃~1050 ℃,生长时间为5 min~60 min。
10.根据权利要求1或2所述的一种单晶石墨烯的制备方法,其特征在于,步骤3)中,还包括将生长在金属箔基底表面的单晶石墨烯转移到目标基底上的步骤,采用如下步骤:将生长在金属箔基底表面的单晶石墨烯置于匀胶机载物台上滴加PMMA/乳酸乙酯溶液,以1000 r/s~3000 r/s旋涂,并将旋涂后的金属箔加热5 min ~10 min,随后以0.5 M~1.5 M的(NH4)2S2O8将金属箔刻蚀掉,再使用目标基底打捞PMMA/石墨烯,最后用有机溶剂将PMMA洗掉即实现将单晶石墨烯转移至SiO2/Si基底;
所述有机溶剂为丙酮、异丙醇或乙醇中的至少一种。
11.一种单晶石墨烯,其特征在于,所述单晶石墨烯采用权利要求1~10任一项所述的方法制得。
12.一种提高单晶石墨烯生长速率的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1)采用含氮气体等离子体处理金属箔:将金属箔置于等离子体装置,通入含氮气体作为诱导气体,启动等离子体激发源进行等离子体诱导处理,得到表面干净且被诱导活化的金属箔;其中,所述含氮气体为氨气;
2)经含氮气体等离子体处理后的金属箔置于反应炉中并通入惰性气体,然后控制在150 min内缓慢升温至退火温度后进行退火处理;
3)向反应炉中导入碳源和还原性气体,调节退火温度至石墨烯单晶的生长温度后开始石墨烯单晶的生长,生长制得单晶石墨烯。