石墨烯薄膜的制备及其电性能的应用研究

发布时间：2021-11-17 14:20

　　石墨烯具有独特的电学、光学、机械和热学性能一直是目前研究的焦点。根据不同的制备方法,石墨烯展现出了各种卓越的性能以满足广泛的应用需求,例如:场效应晶体管,光学电子元器件,传感器以及能源等方面的应用。最近,以化学气相沉积法（CVD）法在金属箔上（如镍和铜）生长的石墨烯,具有高质量和可大批量制备的特点可以满足工业生产规模。在这些研究的基础上,我们对石墨烯薄膜在透明、导电性能的提高方面以及石墨烯的应用展开了一系列的探讨和研究。其主要工作内容介绍如下:（1）.石墨烯作为一种透明导电电极,在光电领域显示了巨大的应用前景。然而,在石墨烯转移过程中产生的残留物会导致设备性能的下降。在这里,我们展示了将紫外/臭氧灯照射预处理与传统的石墨烯转移过程相结合,可以在任意的基板上获得大面积、表面干净的石墨烯薄膜,并且,所获得的石墨烯的质量也可以得到改善,拉曼光谱中I2D/IG比值从2.0增加到3.6。该方法转移的石墨烯薄膜具有较高的透明度（97.5%）,并且电子迁移率（1178 cm2 V-1 s-1）是传统的转移过程（685 cm2 V-1S-1）所制备的石墨烯薄膜近两倍。考虑到该方法的高效率、低成本和容易... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：105 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

石墨烯是构成碳元素其他几种重要同素异形体的基本单元

石墨烯是一个零带隙半导体，该性质取决于其特殊的能带结构。理想石墨烯的能带结构??是锥形价带与导带完全的对称分布在费米能级的上下，导带和价带的交叉点即为狄拉克??点，如图１．２所示。石墨烯和一般的金属或半导体不同，其电子运动不遵循薛定谔??（Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ）方程，而是遵循狄拉克方程。这是因为：１）每个Ｃ－Ｃ键都有一个成键??轨道与反键轨道，并且以Ｃ－Ｃ键为平面完全对称；２）整个石墨烯分子结构中的每个７！??键互相共轭形成了一个共轭大７１键，电子或空穴在这样共辄的体系中可以以很高的电子??费米速率（ｌ〇６ｍ／ｓ）移动，表现出了零质量行为。??由于上述的特性，石墨烯中的载流子具有非同一般的传输性能。室温下石墨烯平面??电子迁移率高达２０００００ｃｍ２／Ｖ％其相对应的电阻率为ｌ〇－６Ｄ＿ｃｍ，比铜和银还要低，是??目前己知物质中室温条件下电阻率最小的材料。除了超低的电阻率之外，石墨烯还具有??突出的电子性质

这是由十样品中分子的振动和转动，使散射光频率（或波数）发生了改变，拉曼光谱??技术则足报据这一变化分析样品的分子结构。拉曼光谱可以用来鉴别单层、双层、少层??或块体石墨之间的区别。图１．４为石墨与石墨烯的拉曼光谱对照图（激光波长为：５１４ｍｎ）。??两个特征峰分别是位于１５８０?ｃｎｒ１的Ｇ峰和２７００?ｃｎｖ１附近的２Ｄ峰。其中Ｇ峰代表的是??碳ｓｐ２结构特征峰，反映石墨烯的对称性与结晶程度；而２Ｄ峰则是源于两个双声子的??非弹性散射［５３］。由于石墨烯质量高，因此在１３５０?ｃｎｒ１附近没有出现缺陷Ｄ峰。需要注??意的是，不同方法制备的石墨烯因其结构，特别是缺陷和边缘基团的不同，拉曼光谱中??出现的特征峰位置和相对强度也会有不同。??１５??


本文编号：3501095