ОСАЖДЕНИЕ ГРАФЕНА НА БОЛЬШУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ПУТЕМ ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНОГО РОСТА И СОДЕРЖАЩИЕ ЕГО ИЗДЕЛИЯ

1. Способ получения тонкой графеновой пленки, который включает
приготовление несущей подложки;
нанесение тонкой пленки катализатора непосредственно или косвенно на несущую подложку;
введение содержащего углеводороды газа в область вблизи тонкой пленки катализатора;
нагревание несущей подложки, чтобы заставить содержащий углеводороды газ, по меньшей мере, частично выделить углерод из содержащего углеводороды газа и стимулировать рост графена в и/или на тонкой пленке катализатора; и
быстрое охлаждение несущей подложки, стимулирующее кристаллизацию графена, непосредственно или косвенно, на самой внешней поверхности тонкой пленки катализатора с получением тонкой графеновой пленки.
2. Способ по п.1, в котором тонкая пленка катализатора имеет практически моноориентированную крупнозернистую кристаллическую структуру, причем длина кристаллов в тонкой пленке катализатора вдоль главной оси составляет порядка десятков микрометров.
3. Способ по п.1, в котором тонкая пленка катализатора включает металл.
4. Способ по п.3, в котором тонкая пленка катализатора включает, по меньшей мере, один из следующих металлов: никель, кобальт, железо, пермаллой, сплав никеля и хрома, медь и их сочетания.
5. Способ по п.4, в котором тонкая пленка катализатора включает сплав никеля и хрома, и в котором сплав никеля и хрома содержит 3-15% хрома.
2
2
6. Способ по п.1, в котором содержащий углеводороды газ включает газообразный СН.
4
7. Способ по п.1, в котором содержащий углеводороды газ включает газообразные СН и Ar.
8. Способ по п.1, в котором содержащий углеводороды газ вводят при давлении, составляющем 5-150 мТорр (0,665-19,95 Па).
9. Способ по п.1, в котором несущую подложку нагревают до температуры 800-900°С на этапе нагревания.
10. Способ по п.1, в котором охлаждение осуществляют с использованием инертного газа.
11. Способ по п.10, в котором охлаждение уменьшает температуру несущей подложки до 700°С или ниже.
12. Способ по п.1, дополнительно включающий определение времени окончания охлаждения по увеличению видимости графена на самой внешней поверхности тонкой пленки катализатора методом фазового контраста.
13. Способ по п.12, в котором увеличение видимости графена включает нанесение материала на основе полимера на тонкую пленку катализатора поверх графена.
14. Способ по п.1, дополнительно включающий вытравливание, по меньшей мере, части тонкой графеновой пленки с использованием атомов водорода.
15. Способ по п.1, в котором тонкая графеновая пленка представляет собой n-слойную тонкую пленку графена категории HEG при n=2-3.
16. Способ гетероэпитаксиального выращивания тонкой графеновой пленки, который включает
приготовление подложки;
нанесение тонкой пленки металлического катализатора непосредственно или косвенно на несущую подложку;
введение содержащего углеводороды газа в область вблизи тонкой пленки металлического катализатора при давлении, составляющем 5-150 мТорр (0,665-19,95 Па);
нагревание несущей подложки до температуры более чем приблизительно 700°С, чтобы заставить содержащий углеводороды газ, по меньшей мере, частично выделить углерод из содержащего углеводороды газа;
рост графита на тонкой пленке металлического катализатора;
травление тонкой пленки металлического катализатора с образованием графана при использовании атомов водорода; и
дальнейшее травление графана с образованием графена при использовании атомов водорода.
17. Способ по п.16, в котором тонкая пленка катализатора включает, по меньшей мере, один из следующих металлов: никель, кобальт, железо, пермаллой, сплав никеля и хрома, медь и их сочетания.
2
2
4
18. Способ по п.16, в котором содержащий углеводороды газ включает газообразный СН или газообразные СН и Ar.
19. Тонкая графеновая пленка, выращенная гетероэпитаксиально непосредственно или косвенно на тонкой пленке металлического катализатора, имеющая практически моноориентированную крупнозернистую кристаллическую структуру,
где тонкая графеновая пленка имеет толщину от 1 до 10 атомных слоев.
20. Тонкая графеновая пленка по п.19, имеющая поверхностное сопротивление слоя, составляющее 150 Ом/квадрат или менее, где светопропускание тонкой графеновой пленки уменьшается менее чем на 3% на каждый атомный слой практически равномерно во всем видимом и инфракрасном спектре.