在常规CVD系统中,生长温度是影响石墨烯生长的关键因素之一。从基底的角度来看,还应特别关注高温下的颗粒聚集和烧结,这会导致CVD工艺中基底的结构变化。尤其是一些低熔点金属和纳米粒子的高温耐受性差,必须在低温(低于1000℃)下用作模板来合成石墨烯粉末。因此,在这种情况下,也要合理考虑碳源的类型(例如固体、液体和气体等)。例如,液体溶剂(如醇、苯)和固体聚合物(如PS、PMMA)通常用作低熔点金属颗粒的隔离物,以防止颗粒在高温下聚集;而气态烃分子(例如CH 4 、C 2 H 4 、C 2 H 2 )在没有金属催化剂的情况下,通常用于减少绝缘颗粒和防止多孔固体上形成焦炭。
此外,通过改变生长温度和甲烷浓度,可以有效控制石墨烯薄片的片层厚度。例如,石墨烯在石英粉上的无催化剂CVD生长过程中,生长温度或甲烷浓度的增加可以有效地降低石墨烯的缺陷密度,提高结晶度。然而,过高的生长温度或甲烷浓度会加速碳物种的热解,从而增加石墨烯的成核密度和层数,随后降低晶粒尺寸,增加sp 3 缺陷并进一步增加石墨烯层数。