石墨烯合成装置及利用该装置的石墨烯合成方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及一种用于合成石墨烯的石墨烯合成装置及利用该装置的石墨稀合成方法。
[0002]本发明是从作为知识经济部的工业基础技术开发事业的一个环节而执行的研究中得出的。
[0003][课题固有编号:10033309;研究课题名称:用于柔性纳米薄膜的大面积转移及连续生产系统技术开发课题；主管机关:韩国机械研究院]
【背景技术】
[0004]石墨烯(Graphene)是一种碳以六边形的形态相互连接而构成蜂窝状的二维平面结构的物质，其具有厚度非常薄且透明，且导电性非常优良的特性。利用石墨烯的这种特性，试图将石墨烯应用于触摸板、透明显示器或柔性(flexible)显示器等的努力正在广泛展开。随着对这样的石墨烯的关注不断增加，需要用于大量生产高品质石墨烯的方法。
[0005]石墨稀是通过投入包含碳的气体并利用化学气相沉积法(chemical vapordeposit1n-CVD)而合成于催化剂金属的表面。为了合成石墨稀，需要一种可维持高温环境的石墨烯合成装置。然而，在大量合成高品质石墨烯时不易维持这样的环境，对大批量石墨烯合成装置的开发尚未开展。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]本发明的实施例的目的在于提供一种用于大量合成高品质石墨烯的石墨烯合成装置及利用该装置的石墨烯合成方法。
[0008]技术方案
[0009]根据用于解决上述技术问题的本发明的一个实施例，提供一种石墨烯合成装置，包括:腔室，定义用于安置多个基板的内部空间，其中，所述多个基板被布置为其各个面相互面对；气体供应部，将含碳气体供应到所述内部空间；主加热部，向所述内部空间照射辐射热；第一辅助加热部，对应于所述主加热部而被布置为面向所述基板的一个表面，且将所述辐射热转化为对流热并将转化的对流热释放到所述内部空间；多个第二辅助加热部，被布置为在所述多个基板之间的各个间隔中且面向所述基板的至少一个表面，并在吸收所述辐射热和所述对流热而被加热之后将热量释放到所述内部空间。
[0010]有益效果
[0011]根据本发明的实施例，通过在多个基板之间的各个间隔配置辅助加热部，从而可将热量均匀地传递给各个基板。而且，由于在多个基板中的每一个上合成石墨烯，因此可大量生产石墨烯。
[0012]根据本发明的另一实施例，布置于多个基板之间的各个间隔的辅助加热部具有孔，从而可以使热流动和气体的流动变得顺畅，因此具有能够合成高品质石墨烯的特征。
【附图说明】
[0013]图1为概略地示出本说明书中述及的石墨烯的立体图。
[0014]图2和图3为概略地示出根据本发明的一实施例的石墨烯合成装置100的立体图。
[0015]图4为概略地示出图2和图3所示的石墨烯合成装置100中包含的腔室101的图。
[0016]图5为概略地示出图2所示石墨烯合成装置100的正面图。
[0017]图6是将图5中的V部分详细示出的图。
[0018]图7涉及根据本发明的另一实施例的石墨烯合成装置，其单独详细示出了图4所示的石墨烯合成装置的正面图中的V部分。
[0019]图8和图9涉及根据本发明的又一实施例的石墨烯合成装置，其单独详细示出了图4所示石墨烯合成装置的正面图中的V部分。
【具体实施方式】
[0020]最优实施形态
[0021]根据用于解决上述技术问题的本发明的一个实施例，提供一种石墨烯合成装置，包括:腔室，定义用于安置多个基板的内部空间，其中，所述多个基板被布置为其各个面相互面对；气体供应部，将含碳气体供应到所述内部空间；主加热部，向所述内部空间照射辐射热；第一辅助加热部，对应于所述主加热部而被布置为面向所述基板的一个表面，且将所述辐射热转化为对流热并将转化的对流热释放到所述内部空间；多个第二辅助加热部，被布置为在所述多个基板之间的各个间隔中且面向所述基板的至少一个表面，并在吸收所述辐射热和所述对流热而被加热之后将热量释放到所述内部空间。
[0022]所述多个第二辅助加热部中的至少一个第二辅助加热部形成有至少一个贯穿孔。
[0023]所述石墨烯合成装置的特征在于，所述第二辅助加热部包含多个孔，所述孔以如下方式布置:当把所述第二辅助加热部的一个表面划分成四个四分之一面时，各个所述四分之一面相互相互对称。
[0024]所述多个第二辅助加热部中的至少一个具有网格(mesh)形状。
[0025]所述第二辅助加热部由涂覆了石墨或氧化膜的物质构成。
[0026]所述多个第二辅助加热部的数量少于所述多个基板的数量。
[0027]所述多个基板和所述第二辅助加热部所包含的至少一个表面沿重力方向布置。
[0028]所述石墨烯合成装置还包括:排出部，用于将所述内部空间的所述气体排出到外部，其中，所述气体供应部和所述排出部以与所述多个基板的排列方向交叉或垂直的方向被布置。
[0029]根据用于解决上述技术问题的本发明的另一实施例，提供一种石墨烯合成方法，其特征在于，包括如下步骤:将多个基板安置于腔室的内部空间；对所述内部空间进行减压；将氛围气体注入到所述内部空间；将含碳气体供应到所述内部空间；照射用于加热所述基板的辐射热，其中，在安置所述基板的步骤中，在所述多个基板之间的各个间隔，将多个辅助加热部布置为面向所述基板的至少一个表面。
[0030]具体实施形态
[0031]本发明可进行多样的变形，并可具有多种实施例，欲将特定实施例示于图中并在说明书中详细说明。然而，这并非旨在将本发明限定于特定的实施形态，应当理解为包括属于本发明的思想和技术范围内的所有变形、等同物以及替代物。在说明本发明的过程中，如果认为对有关公知技术的具体说明有可能对本发明的主旨造成混淆，则省略其详细说明。
[0032]本说明书中使用的第一、第二等术语可用于说明多样的构成要素，然而构成要素并不被术语所限制。这种术语只是出于将一个构成要素与其他构成要素加以区分的目的而使用。
[0033]本说明书中当提到层、膜、区域、板等部分位于另一部分“之上”或“上面”时，其不仅包括直接位于另一部分的“之上”的情形，而且还包括其之间存在中间部分的情形。
[0034]以下，参考附图详细说明根据本发明的实施例，在参考附图进行说明的过程中，对实质上相同或对应的构成要素赋予相同的附图标记，并省略与之相关的重复说明。在附图中，为了明确表示多种层和区域而将厚度放大而示出。另外在附图中，为了便于说明，将一部分层和区域的厚度夸张而示出。
[0035]图1为概略地示出本说明书所述的石墨烯的立体图。
[0036]本说明书中使用的术语“石墨烯(graphene) ”表示多个碳原子以共价键相互连接使得形成多环芳香族分子的石墨烯形成为膜形态的物质，以共价键连接的碳原子形成作为基本重复单元的六元环，然而还可以包括五元环和/或七元环。因此，石墨烯膜呈现出相互之间共价键结合(通常为sp2键合)的碳原子(C)的单层。石墨烯膜可具有多样的结构，这样的结构可根据可包含于石墨烯内的五元环和/或七元环的含量而不同。
[0037]如图所示，石墨烯膜可由单层石墨烯构成，然而也可以使其层叠多个而形成多重层，通常，所述石墨烯的侧面末端部可通过氢原子(H)实现饱和。
[0038]图2和图3为概略地示出根据本发明