低压化学气相沉积法( LPCVD)可制备出25英寸均匀的石墨烯玻璃

　　石墨烯作为一种二维晶体材料，具有许多优异的性能，可应用于光催化、透明电极、超级电容器等领域。目前许多高质量的石墨烯大多通过化学气相沉积法（Chemical vapordeposition,CVD）制备，且厚度可控。然而这种方法通常需要基体转换，过程繁琐，且容易造成缺陷和污染，影响石墨烯的性能。因此有必要寻找更便捷的方法将石墨烯沉积在绝缘基底上。

　　最近刘忠范院士课题组将广泛使用的玻璃和石墨烯相结合，以乙醇为碳源，通过低压化学气相沉积法（Low-pressure CVD, LPCVD）快速制备石墨烯玻璃。与常压化学气相沉积法（Atmosphericpressure CVD,APCVD）相比，该方法可大面积快速制备均匀的石墨烯，其原因在于（1）LPCVD可提高传质速率，使活性碳源气氛均匀。（2）乙醇的热分解率较高（>800℃），可为石墨烯的形核、生长提供充足碳源。最终，通过该方法可快速制备出25英寸均匀的石墨烯玻璃。

图1.（a）LPCVD沉积石墨烯示意图；（b）不同沉积时间得到的石墨烯；（c）不同沉积时间的石墨烯拉曼图谱；（d）不同沉积时间的石墨烯对应的透过率和方阻；（e）不同沉积时间的石墨烯接触角；（f）LPCVD沉积25英寸石墨烯玻璃

图2. （a）LPCVD生长的石墨烯SEM图；（b）单层石墨烯法OM图；（c）单层石墨烯HRTEM图；（d）单层石墨烯的ARTEM图；（e）LPCVD制备的石墨烯方阻分布图；（f）不同碳源生长的石墨烯沉积时间对比；（g）不同碳源生长的石墨烯不同沉积温度对比

　　实验分别研究了不同沉积时间和沉积温度对石墨烯的影响，并分别以甲烷和乙醇为碳源进行对比。研究发现已甲烷为碳源沉积的石墨烯不均匀，且速度较慢，而以乙醇为碳源时，石墨烯很均匀，且质量较高。其原因在于在碳源浓度较高时，沉积过程中可形成无定形碳，从而降低石墨烯的质量。而乙醇在分解时产生的OH自由基可抑制无定形碳的生长，从而保证高质量的石墨烯沉积。

图 3. （a）、（b）APCVD与LPCVD生长的石墨烯膜对比；（c）、（d）LPCVD与APCVD不同区域石墨烯的拉曼图谱；（e）、（f）LPCVD与APCVD不同区域石墨烯的透过率对比

　　综上，该工作对快速均匀沉积石墨烯玻璃的影响因素进行深入探讨，并对沉积机理进行研究，展示了石墨烯玻璃在液晶转换窗口和生物传感器方面的应用，在石墨烯的实际应用方面具有指导意义。该工作发表在著名刊物Advanced Materials上。

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