中低能质子束辐照单层石墨烯的损伤效应
[Abstract]:Graphene monolayer, a two-dimensional honeycomb material formed by monolayer carbon atom and sp2 hybrid, is the thinnest material with a thickness of only 0.335 nm, which is the thinnest, hardest and strongest material in the world. Because of its excellent material properties, graphene has great potential and development prospect in many fields of industry. However, due to the zero band gap, the further application of electronic devices is limited to some extent. In order to introduce defects into graphene by ion irradiation and to open the band gap, the mechanism of interaction between ion beam and two-dimensional material and the similarities and differences of three-dimensional bulk materials were studied. In this work, the radiation damage effects of proton beams with different energies on SLG were studied. Radiation damage effect of 1 750 Kev 1 MeV proton beam on SLG on silicon substrate; radiation damage effect of 2 MeV proton beam on SLG on different substrates; radiation damage effect on Si substrate and self sustaining SLG by MeV proton beam with 20 Kev ~ 150 Kev ~ (150) Kev ~ (250) Kev ~ (400) Kev ~ (800) Kev ~ (2) MeV The damage effect was compared. By comparing the Raman spectra of graphene samples before and after irradiation, we find that when the protons energy is between 150 and 400 keV, the damage caused by the bombardment of graphene monolayers on silicon substrates is opposite to the energy loss of protons in silicon and carbon. That is, the smaller the energy loss, the greater the damage. This is contrary to the experimental characteristics of several high energy MeV regions. After repeated experiments at different accelerators, and dozens of Raman points with uniform distribution on each target, the reliability of the main experimental findings. Is fully confirmed in the 100-400 keV energy region. The damage caused by proton beam on monolayer graphene on silicon substrate is much larger than that on self-sustaining monolayer graphene. This characteristic is obviously different from that in MeV energy region. It is found that the damage of self-sustaining monolayer graphene is greater than that of substrate monolayer graphene. In addition to the above findings, the following experimental results: 1: 1, ID-IG increase with the increase of the incident proton energy loss at the proton energy region of 750 keV~2.2 MeV, which is consistent with the simulation results of the SRIM program. The average distance between defects increases with the increase of the incident proton energy, and the defect density nD decreases with the increase of the incident proton energy. It is shown that the damage effect of proton in this energy region in graphene is similar to that in 3D material. The damage effect of proton beam with energy of 1 MeV on SLG of silicon substrate is greater than that of copper substrate.
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O613.71
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,本文编号:2139501
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