不同合金衬底上石墨烯的制备和表征

发布时间：2017-09-20 10:24

  本文关键词：不同合金衬底上石墨烯的制备和表征

  更多相关文章： 石墨烯 金属衬底 化学气相沉积 铜镍双层复合衬底 铁铂合金

【摘要】：自石墨烯问世以来,因其优异的物理性能和特异的组织结构引发材料界的研究狂潮,与石墨烯的相关研究和应用也在飞速发展,成功的引起了科学界和应用工程行业的高度关注。本论文在综述总结了衬底催化金属对化学气相沉积(CVD)石墨烯生长特性影响规律的基础上,采用了CVD方法在Cu衬底、Cu-Ni双层复合衬底上生长出了单层和多层石墨烯,并探索了Fe-Pt合金衬底上CVD和固相碳源法生长石墨烯的可行性,采用了拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜等先进技术,分析了Cu、Ni比、沉积时间、温度、气压等对石墨烯结构、形貌的影响,发现了Cu含量大于Ni含量时有利于得到单层的石墨烯；Cu含量和Ni含量比例相同时,随着沉积时间的延长,石墨烯逐渐由单层变为双层；当Cu含量小于Ni含量时,基本形成多层石墨烯；在适当的气压和Cu膜厚度的情况下,在Cu膜的底部能够得到较大面积的优质石墨烯,可以省去石墨烯膜的转移工序,避免用湿化学法转移石墨烯过程中对石墨烯结构的破坏。这些研究结果通过合金衬底来调控CVD石墨烯的层数和缺陷,并对提高其生长质量具有重要的指导意义。通过调控生长参数,可以达到通过调节铜镍双层复合衬底上比例来调控石墨烯层数的目的；在单层金属催化层底部即目标基板上也可以直接得到大面积单层石墨烯,而避免转移对石墨烯破坏；同时铁铂合金上生长石墨烯时两种材料初步结合也是可以实现的。
【关键词】：石墨烯 金属衬底 化学气相沉积 铜镍双层复合衬底 铁铂合金
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 石墨烯的结构及性能11
• 1.3 石墨烯的制备方法与应用11-13
• 1.4 不同过渡金属衬底上石墨烯生长的研究13-24
• 1.4.1 金属Ru催化剂14-17
• 1.4.2 金属Ir催化剂17-19
• 1.4.3 金属Pt催化剂19-20
• 1.4.4 金属Ni催化剂20-22
• 1.4.5 金属Cu催化剂22-24
• 1.5 本论文的研究内容和研究意义24-26
• 1.5.1 本文的研究内容24
• 1.5.2 本文的研究意义24-26
• 第二章 实验材料与方法26-34
• 2.1 实验原理26-27
• 2.2 实验材料与所需设备27-28
• 2.3 制备工艺28-29
• 2.3.1 石墨烯生长工艺28
• 2.3.2 石墨稀的转移工艺28-29
• 2.4 表征方法29-33
• 2.4.1 拉曼散射谱(Raman spectroscopy)29-31
• 2.4.2 光学显微镜31
• 2.4.3 扫描电子显微镜(SEM)31-32
• 2.4.4 透射电子显微镱(TEM)32-33
• 2.4.5 原子力显微镜(AFM)33
• 2.4.6 能谱散射光谱33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 铜镍双层复合衬底上CVD生长石墨烯的研究34-52
• 3.1 引言34-35
• 3.2 Cu-Ni双层复合衬底上石墨烯的制备35-37
• 3.3 石墨烯的表征及分析结果37-49
• 3.3.1 铜镍比例对石墨烯生长的影响37-42
• 3.3.2 生长时间对石墨烯生长的影响42-48
• 3.3.3 生长温度对石墨烯生长的影响48-49
• 3.4 本章小结49-52
• 第四章 在铜催化层底部生长石墨烯52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 底部生长石墨烯的原理和制备52-54
• 4.2.1 底部生长石墨烯的原理52-53
• 4.2.2 底部生长石墨烯的制备53-54
• 4.3 石墨烯的表征及结果分析54-60
• 4.3.1 铜膜厚度对底部生长石墨烯的影响54-57
• 4.3.2 生长压力对底部生长石墨烯的影响57-59
• 4.3.3 生长时间对底部生长石墨烯的影响59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第五章 铁铂合金衬底上生长石墨烯薄膜62-70
• 5.1 引言62
• 5.2 铁铂合金衬底上石墨烯的制备62-64
• 5.3 石墨烯的表征及结果分析64-67
• 5.3.1 生长温度对石墨烯的影响64-65
• 5.3.2 生长时间对石墨烯的影响65-66
• 5.3.3 固态碳源对石墨烯的影响66-67
• 5.4 本章小结67-70
• 第六章 结论与展望70-73
• 6.1 结论70-71
• 6.2 展望71-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-83
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录及获得奖励83
• 一、发表相关论文83
• 二、获得相关奖励83

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本文编号：887507