大面积单晶石墨烯的制备与表征

发布时间：2023-11-25 04:01

　　石墨烯是指由碳原子以sp²杂化轨道组成的六角形蜂窝状的二维材料,只有一个原子层的厚度。由于其独特的能带结构和物理性质,自2004年被发现以来,一直备受各国科学家的青睐。石墨烯是目前世界上最薄也是最坚硬的纳米材料,具有优异的透光性、力学性能和热传导能力,还具有超高的载流子迁移率、量子霍尔效应和双极场效应,使其在场效应晶体管、柔性显示器、能量存储器件、超级电容器甚至在超导领域等具有良好的应用前景。大面积单晶石墨烯的制备是对其所有性能研究和应用探索的根本和前提。本论文通过研究化学气相沉积法制备石墨烯过程中铜基底粗糙度对石墨烯缺陷的影响以及不同实验参数在石墨烯生长过程中的作用,获得了铜基底粗糙度与石墨烯缺陷密度的关系。分别利用砂纸打磨、高温退火、酸腐蚀等处理手段获得不同粗糙度的铜箔基底,将所有样品都确保在同一条件下获得。以甲烷为碳源,射频功率为100W,温度为700℃,通入22sccm的CH₄/H₂/Ar的混合气体生长90min,分别用SEM图和拉曼光谱仪分析所制备的样品形貌和石墨烯质量,得出石墨烯的缺陷密度与基底表面粗糙度的关...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 石墨烯
        1.1.1 石墨烯的发现与兴起
        1.1.2 石墨烯的结构及能带
        1.1.3 石墨烯的性能及应用
        1.1.4 石墨烯的测试设备
        1.1.5 石墨烯的制备方法
    1.2 化学气相沉积法生长石墨烯
        1.2.1 制备条件
        1.2.2 生长机理
        1.2.3 剥离与转移
    1.3 本论文的研究内容
第二章 实验方案
    2.1 实验材料
    2.2 基底的预处理
        2.2.1 PECVD法的基底预处理
        2.2.2 CVD法的基底预处理
    2.3 石墨烯的制备
        2.3.1 PECVD法石墨烯的制备过程
        2.3.2 CVD法石墨烯的制备过程
    2.4 基底腐蚀法转移石墨烯
    2.5 测试设备与方法
第三章 铜基底粗糙度对石墨烯的影响及机理研究
    3.1 引言
    3.2 铜箔的粗糙度对石墨烯的影响
    3.3 Materials Studio对实验现象的模拟及解释
    3.4 本章小结
第四章 石墨烯的形貌调控
    4.1 引言
    4.2 CVD反应参数对石墨烯生长的影响
        4.2.1 反应时间对石墨烯生长的影响
        4.2.2 反应压强对石墨烯生长的影响
    4.3 不同形貌石墨烯的制备
    4.4 不同石墨烯的形貌结构表征和质量检测
    4.5 本章小结
第五章 大面积石墨烯的制备与表征
    5.1 引言
    5.2 大面积石墨烯的形貌及成分表征
        5.2.1 形貌和成分表征
        5.2.2 石墨烯的转移
    5.3 本章小结
第六章 石墨烯拼接和堆垛生长的研究
    6.1 引言
    6.2 多层石墨烯的制备与测试
        6.2.1 CVD法石墨烯的拼接
        6.2.2 CVD法石墨烯的堆垛
        6.2.3 CVD法石墨烯的堆垛拼接
    6.3 本章小结
第七章 结论
致谢
参考文献
硕士期间发表和完成的文章与专利



本文编号：3867232