一种制备石墨烯时使用的石英加热腔制造技术

本实用新型专利技术属于新材料技术领域，具体涉及一种利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯时使用的石英加热腔，该石英加热腔可将相应的石墨桶放置在腔体内，利用常规的射频加热方式对其加热生产石墨烯，该加热腔包括内有中空夹层的上开口腔体和顶盖，顶盖上设置有测温窗口和进气口，腔体底部设置有测温窗口和出气口，腔体内设置有保温层，保温层中部为凹槽，腔体底部设置的测温窗口贯穿保温层与凹槽连接，采用这种结构的石英加热腔，可以利用常规的射频加热装置对腔体内的物质进行加热，加热效率高，热量散失少，且获得的温度场更加均匀，通过其利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯，提高了石墨烯的纯度，节约了生产成本，提高了生产效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术属于新材料
，具体涉及一种利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯时使用的石英加热腔，该石英加热腔可将相应的石墨桶放置在腔体内，利用常规的射频加热方式对其加热生产石墨烯，该加热腔包括内有中空夹层的上开口腔体和顶盖，顶盖上设置有测温窗口和进气口，腔体底部设置有测温窗口和出气口，腔体内设置有保温层，保温层中部为凹槽，腔体底部设置的测温窗口贯穿保温层与凹槽连接，采用这种结构的石英加热腔，可以利用常规的射频加热装置对腔体内的物质进行加热，加热效率高，热量散失少，且获得的温度场更加均匀，通过其利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯，提高了石墨烯的纯度，节约了生产成本，提高了生产效率。【专利说明】—种制备石墨烯时使用的石英加热腔
本技术属于新材料加工
，具体涉及一种制备石墨烯使用的石英加热腔，特别是一种利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯使用的石英加热腔。
技术介绍
石墨烯是由碳原子紧密堆积成的一种碳质新材料，具有单层二维蜂窝状(只包括六角原胞)晶格结构，只有一个原子的厚度(?0.35nm)，它的结构稳定性非常高，而且各碳原子之间的连接相当柔韧，当受到外力攻击时，就会歪曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保证了自身结构的稳定性。作为单质，石墨烯具有许多优异的性能，它最大的特性就是其电子的运动速度是光速的三百分之一，是目前已知材料中电子传导速率最快的，是锑化铟材料(目前已知具有最高迁移率的材料)的两倍。石墨烯虽然只有一个原子的厚度，但是强度非常高，最高强度达130GPa，是钢的一百多倍。石墨烯还具有室温下的半整数量子霍尔效应、隧道效应、永久的导电率等一系列特殊性质。目前已经成功发展出多种制备石墨烯的方法，如:胶带微机械剥离法、化学试剂插层剥离膨胀石墨法、过渡金属表面高温下渗入碳原子然后快速降温偏析出石墨烯的化学气相沉积(CVD)法、氧化石墨还原法等。前两种方法制备的石墨烯都需要被转移到绝缘衬底上，第三种方法在铜或镍的金属表面利用化学气相沉积法可制备出大面积的石墨烯薄膜且质量不错，但是此法获得的石墨烯薄膜厚度的可控性较差。氧化石墨还原法虽然可以获得较大面积的石墨烯薄膜，但是由于制备过程中的石墨烯引入了大量的缺陷，且单片石墨烯尺寸较小，导致得到的石墨烯薄膜不连续，其导电性也有待提高。为了克服上述制备工艺存在的不足，需要研发一种新的石墨烯的制备方法和设备。
技术实现思路
针对现有技术石墨烯制备工艺存在的不足之处，本技术的专利技术人提供了一种利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯使用的石英加热腔，该石英加热腔可将相应的石墨桶放置在腔体内，利用常规的射频加热方式对其加热生产石墨烯，该加热腔包括内有中空夹层的上开口腔体和顶盖，顶盖上设置有测温窗口和进气口，腔体底部设置有测温窗口和出气口，腔体一侧顶部设置有与中空夹层联通的冷却水出口，腔体另一侧底部设置有与中空夹层联通的冷却水进口，腔体内设置有保温层，保温层中部为凹槽，腔体底部设置的测温窗口贯穿保温层与凹槽连接；采用这种结构的石英加热腔，可以利用常规的射频加热装置对腔体内的物质进行加热，加热效率高，热量散失少，且获得的温度场更加均匀，通过其利用闻温退火在碳化娃衬底上制备石墨稀，提闻了石墨稀的纯度，节约了生广成本，提闻了生产效率。本技术的具体技术方案是:一种制备石墨烯时使用的石英加热腔，包括内有中空夹层的上开口腔体和顶盖，顶盖上设置有测温窗口和进气口，腔体底部设置有测温窗口和出气口，腔体一侧顶部设置有与中空夹层联通的冷却水出口，腔体另一侧底部设置有与中空夹层联通的冷却水进口，腔体内设置有保温层，保温层中部为凹槽，腔体底部设置的测温窗口贯穿保温层并与凹槽连接；采用这种结构的石英加热腔，使用时可以将石墨桶通过腔体上端的开口直接放置在保温层中部的凹槽中，之后将顶盖盖上使腔体内成为密闭的空间，便于后期制备过程中抽真空或通入惰性气体；之后就可以通过冷却水进口向腔体内的中空夹层中加入冷却水，降低加热时石英腔体本身的温度，以免腔体受损和过热后难以取放；可以通过顶盖上的进气口通入惰性气体，或者封闭该进气口直接利用腔体底部设置的出气口对腔体内抽真空，以达到反应的要求；使用时，将该腔体直接放置到射频加热线圈中去即可对腔体内的石墨桶进行加热，加热过程中，可以通过顶盖上的测温窗口通过仪器测定腔体内的温度，也可以通过腔体底部设置的测温窗口直接测定凹槽的温度，从而更好的掌握整个腔体内的温度分布，实时调整射频加热的强度，更好的控制反应的温度。综上所述，采用这种结构的石英加热腔，可以利用常规的射频加热装置对腔体内的物质进行加热，加热效率高，热量散失少，且获得的温度场更加均匀，对于反应过程中温度的控制更加精确，通过其利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯，提高了石墨烯的纯度,节约了生产成本,提高了生产效率。【专利附图】【附图说明】图1为本技术所述石英加热腔的结构示意图；图2为本技术所述石英加热腔的俯视图；图3为图2中A-A的剖视图；图中I为腔体，2为进气口，3为测温窗口，4为冷却水出口，5为出气口，6为冷却水进口，7为保温层，8为凹槽,9为顶盖。【具体实施方式】一种制备石墨烯时使用的石英加热腔，包括内有中空夹层的上开口腔体I和顶盖9，顶盖9上设置有测温窗口 3和进气口 2，腔体底部设置有测温窗口 3和出气口 5，腔体I一侧顶部设置有与中空夹层联通的冷却水出口 4，腔体I另一侧底部设置有与中空夹层联通的冷却水进口 6，腔体I内设置有保温层7，保温层7中部为凹槽8，腔体底部设置的测温窗口 3贯穿保温层7与凹槽8连接。【权利要求】1.一种制备石墨烯时使用的石英加热腔，其特征在于:包括内有中空夹层的上开口腔体(I)和顶盖(9)，顶盖(9)上设置有测温窗口(3)和进气口(2)，腔体底部设置有测温窗口(3)和出气口(5)，腔体(I) 一侧顶部设置有与中空夹层联通的冷却水出口(4)，腔体(I)另一侧底部设置有与中空夹层联通的冷却水进口(6)，腔体(I)内设置有保温层(7)。2.根据权利要求1所述的石英加热腔，其特征在于:所述的保温层(7)中部为凹槽(8)。3.根据权利要求2所述的石英加热腔，其特征在于:所述的腔体底部设置的测温窗口(3)贯穿保温层(7)与凹槽(8)连接。【文档编号】C01B31/04GK203593623SQ201320665607【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日 【专利技术者】高玉强, 宋建, 张红岩, 王建正 申请人:山东天岳晶体材料有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备石墨烯时使用的石英加热腔，其特征在于：包括内有中空夹层的上开口腔体（1）和顶盖（9），顶盖（9）上设置有测温窗口（3）和进气口（2），腔体底部设置有测温窗口（3）和出气口（5），腔体（1）一侧顶部设置有与中空夹层联通的冷却水出口（4），腔体（1）另一侧底部设置有与中空夹层联通的冷却水进口（6），腔体（1）内设置有保温层（7）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉强，宋建，张红岩，王建正，
申请(专利权)人：山东天岳晶体材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：