当前位置:主页 > 科技论文 > 化学工程论文 >

单晶石墨烯的可控制备及其物性研究

发布时间:2018-06-01 04:13

  本文选题:单晶 + 石墨烯 ; 参考:《宁波大学》2017年硕士论文


【摘要】:石墨烯以其优异的物理和化学性能吸引了人们的广泛关注。在众多石墨烯制备方法中,化学气相沉积法被认为是可规模化制备高品质石墨烯的最佳方法。然而,大多数化学气相法生长的石墨烯薄膜含有多畴结构和高的缺陷等问题,其中晶界及缺陷的存在会严重影响石墨烯的物理特性并使得其器件应用受限。因此,制备大尺寸单晶石墨烯是未来石墨烯器件走向应用的重大挑战。本文针对大尺寸单晶石墨烯的可控生长展开了系统研究,主要工作内容如下:1.大尺寸单晶石墨烯的制备。系统研究了石墨烯单晶形貌及尺寸与生长条件的关联关系,通过调节铜箔的形貌,生长气压,可以得到六角形和花瓣状石墨烯晶畴,并进一步通过降低碳源浓度来抑制成核密度,获得了微米级的单晶石墨烯。在此基础上,进一步研究了局域化制备单晶石墨烯的条件,发现构建铜盒子结构可以有效降低铜箔表面的粗糙程度,抑制石墨烯的成核密度,最终获得大小达5mm的单晶石墨烯。2.单晶石墨烯阵列的制备。设计了一种商业化打印辅助气相沉积生长法,通过在铜箔表面打印富有碳粉的点阵列,在气相沉积过程中制备了石墨烯单晶阵列。系统地研究了不同的碳粉类型、碳粉大小、退火前气氛种类以及生长时间对制备石墨烯阵列的影响,发现制备石墨烯单晶阵列的两个必要条件是:生长前碳粉点的存在以及生长过程中的成核密度小于碳粉点间距。在该条件下成功获得了0.5mm尺寸的单晶石墨烯阵列。3.局部供碳法制备大单晶石墨烯。设计了一种局域化供碳制备设备及工艺,系统研究了不同的生长气压,小孔距离铜箔基底的高度、甲烷浓度、生长时间对铜箔表面石墨烯制备的影响。发现局域化碳源供给可以使得石墨烯在特定范围内生长,进一步分析表明石墨烯圆斑是多晶结构。综上所述,本工作系统研究了石墨烯单晶在不同工艺条件下表面形貌,晶畴尺寸和成核密度的变化,成功发展了一种石墨烯单晶阵列,获得了毫米级单晶石墨烯以及亚毫米级单晶石墨烯阵列,该工作对基于石墨烯电子器件的应用有着重要的意义。
[Abstract]:Graphene has attracted much attention for its excellent physical and chemical properties. Among many graphene preparation methods, chemical vapor deposition (CVD) is considered to be the best way to produce high quality graphene on a large scale. However, most graphene thin films grown by chemical vapor method have many problems such as multi-domain structure and high defects. The existence of grain boundaries and defects will seriously affect the physical properties of graphene and restrict the application of graphene devices. Therefore, the preparation of large size single crystal graphene is a major challenge for graphene devices in the future. The controllable growth of large size single crystal graphene has been studied systematically in this paper. The main work is as follows: 1. Preparation of large-size single-crystal graphene. The relationship between the morphology and size of graphene single crystal and the growth conditions was systematically studied. The hexagonal and petal graphene domains could be obtained by adjusting the morphology of copper foil and the growth pressure. Furthermore, the nucleation density was inhibited by reducing the concentration of carbon source, and micrometer graphene was obtained. On this basis, the conditions of localized preparation of single crystal graphene were further studied. It was found that the construction of copper box structure could effectively reduce the roughness of copper foil surface, suppress the nucleation density of graphene, and finally obtain single crystal graphene. 2 of the size of 5mm. Preparation of single crystal graphene arrays. A commercial print-assisted vapor deposition growth method was designed to prepare graphene single crystal arrays during vapor deposition by printing carbon-rich spot arrays on the surface of copper foil. The effects of different types of carbon powder, size of carbon powder, kinds of atmosphere before annealing and growth time on the preparation of graphene arrays were studied systematically. It is found that two necessary conditions for preparing graphene single crystal arrays are the existence of carbon powder points before growth and the fact that the nucleation density in the growth process is smaller than the distance between carbon powder points. Under this condition, single crystal graphene array. 3 with 0.5mm size was successfully obtained. Large single crystal graphene was prepared by partial carbon supply method. A kind of localized carbon donor preparation equipment and process was designed. The effects of different growth pressures, the height of the pore from the copper foil substrate, the concentration of methane and the growth time on the preparation of graphene on the copper foil surface were systematically studied. It is found that localized carbon supply can make graphene grow in a specific range. Further analysis shows that graphene wafers are polycrystalline. To sum up, the changes of surface morphology, domain size and nucleation density of graphene single crystal under different technological conditions have been systematically studied, and a graphene single crystal array has been successfully developed. Millimeter single crystal graphene and submillimeter single crystal graphene arrays have been obtained. This work is of great significance to the application of graphene based electronic devices.
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ127.11

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;石墨烯相变研究取得新进展[J];润滑与密封;2009年05期

2 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

3 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

5 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

6 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

7 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

8 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

9 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

10 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

相关会议论文 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣 通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯:市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 苗卿华;石墨烯高温自蔓延合成及铁磁性能研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

2 李加杰;改性石墨烯的设计制备及电化学储能研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

3 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

4 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

5 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

6 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

7 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

8 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

9 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

10 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 徐伟;单晶石墨烯的可控制备及其物性研究[D];宁波大学;2017年

2 张武军;石墨烯纤维可控制备与应用技术研究[D];河南理工大学;2016年

3 姜德刚;石墨烯材料的制备及其在超级电容器和温敏型智能器件方面的应用[D];青岛大学;2017年

4 郭成坤;用于柔性触控传感器的大尺寸石墨烯转移技术研究[D];合肥工业大学;2017年

5 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

6 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

7 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

8 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

9 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

10 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年



本文编号:1962792

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/1962792.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户1839e***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com