PECVD法制备石墨烯过程中不同生长阶段H2的作用分析

石墨烯作为一种性能独特的新型二维材料，在航空航天、电子器件、医学生物等领域具有巨大的发展潜力。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法，以铜箔为基底，利用氢气和甲烷混合气体制备了石墨烯，研究了生长及冷却阶段H₂对石墨烯形核及生长的作用机理。结果表明：在PECVD过程中，石墨烯生长前采用H₂等离子体对铜基底预刻蚀会导致基底粗糙度增加，从而产生较多的形核位点，不利于低密度大尺寸石墨烯晶粒的生长；生长过程中H₂会对多层石墨烯刻蚀，较高的H₂流量下可以形成单层石墨烯；生长结束后通入H₂保温一定时间，石墨烯会被刻蚀成条带状，这种刻蚀随着保温时间的延长而加剧。