石墨烯及其复合材料的制备与表征

发布时间：2023-04-07 22:48

　　石墨烯(graphene)是一种具有单原子层的二维晶体材料,是碳原子通过sp2杂化紧密堆积而成的,具有蜂窝状结构的特殊材料。这样的特殊结构让石墨烯表现出各式各样新颖的特性,这些优异的性能使石墨烯成为最有希望取代硅延续摩尔定律和制备纳电子器件的材料之一。目前,使用化学气相沉积法制备合成大面积、高质量的石墨烯及其性能优化的相关研究仍然是石墨烯材料制备的研究热点,本论文采用甲烷作为气态碳源,通过化学气相沉积法制备出高质量的石墨烯,并研究了石墨烯的相关转移技术,本文研究的主要内容有以下几点:(一)本文通过研究铜箔的粗糙程度、生长压强的分压比来探究石墨烯生长的最优条件,发现粗糙程度越小生长的石墨烯质量越高,分压比例越接近7:1,石墨烯的拉曼2D峰越尖锐,石墨烯的缺陷越少。并且发现,通过铜箔的不同折叠放置方法,炉内气流影响生长出来的石墨烯质量。(二)本文探究了湿法刻蚀铜箔法、鼓泡法、热释放胶带法等转移方法对石墨烯转移质量的影响,研究发现,鼓泡法转移出来的石墨烯铜残留少,但易发生破损等现象,湿法刻蚀法转移出来的石墨烯有较多的铜和PMMA残留,并通过改良湿法刻蚀技术,最终转移出了高质量的石墨烯薄膜。(...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 石墨烯的结构
    1.3 石墨烯的特殊性能
        1.3.1 电学性能
        1.3.2 光学性能
        1.3.3 热学性能
        1.3.4 力学特性
        1.3.5 比表面积
    1.4 石墨烯材料的发展方向
    1.5 本文的研究内容以及研究方向
第二章 石墨烯的制备与表征方法
    2.1 石墨烯的制备方法
        2.1.1 机械剥离法
        2.1.2 外延生长法
        2.1.3 氧化还原法
        2.1.4 化学气相沉积法(CVD法)
        2.1.5 液相剥离法
        2.1.6 溶剂热法
        2.1.7 小结
    2.2 石墨烯的表征方法
        2.2.1 光学显微镜
        2.2.2 原子力显微镜
        2.2.3 拉曼光谱
        2.2.4 扫描电子显微镜
        2.2.5 四探针电阻分析仪
        2.2.6 紫外可见近红外分光光度计
第三章 CVD法制备石墨烯及其性能表征
    3.1 CVD法制备石墨烯
        3.1.1 CVD法制备石墨烯原理
        3.1.2 CVD法制备石墨烯影响因素
        3.1.3 CVD法石墨烯生长步骤
    3.2 实验步骤
        3.2.1 实验准备工作
        3.2.2 石墨烯的制备
        3.2.3 CVD法制备的石墨烯
    3.3 硅基片上溅射镀铜薄膜制备石墨烯
        3.3.1 基片的准备
        3.3.2 生长石墨烯薄膜
第四章 石墨烯转移方法的研究
    4.1 石墨烯的转移方法
        4.1.1 腐蚀基底法
        4.1.2 电化学转移法
        4.1.3 热释放胶带转移
    4.2 腐蚀基底法转移石墨烯
        4.2.1 腐蚀基底法
        4.2.2 优化转移石墨烯方案
        4.2.3 结果与讨论
    4.3 鼓泡法转移石墨烯
        4.3.1 鼓泡法实验原理
        4.3.2 鼓泡法转移石墨烯实验
        4.3.3 优化实验方案转移石墨烯
        4.3.4 结果与讨论
    4.4 热释放胶带剥离法转移实验
    4.5 退火
    4.6 本章小结
第五章 石墨烯/氧化锌肖特基结
    5.1 器件制备过程
        5.1.1 CVD法制备石墨烯
        5.1.2 制备掺铝氧化锌
        5.1.3 制备ZnO阵列薄膜
    5.2 石墨烯/氧化锌肖特基结的表征
第六章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3785484