銅表面化學(xué)氣相沉積石墨烯的研究.pdf

1、石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單原子層的二維膜材料，因其獨(dú)特的電學(xué)性能、良好的柔韌性和透光性在顯示器件、電子器件、光電器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 實(shí)現(xiàn)石墨烯的有效制備是其眾多優(yōu)異性能得以應(yīng)用的前提?；瘜W(xué)氣相沉積法(CVD)制備石墨烯因其具有層數(shù)均一、結(jié)構(gòu)完整、透光性好、適合規(guī)模生產(chǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，而成為一種重要的制備方法。目前對(duì)于石墨烯的低壓生長(zhǎng)研究較多，對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)理也有一定認(rèn)識(shí)，然而石墨烯的低壓生長(zhǎng)條件要求苛刻、對(duì)設(shè)備要求高

2、。相對(duì)而言，石墨烯的常壓制備工藝簡(jiǎn)單、對(duì)設(shè)備要求低，能夠有效降低生產(chǎn)成本，因而具有良好的應(yīng)用前景。當(dāng)前，對(duì)常壓制備石墨烯方法的研究尚不充分，對(duì)其工藝參數(shù)、影響因素、生長(zhǎng)機(jī)理等方面還有待深入了解。
　　 本文研究CVD法在常壓條件下，以CH4為碳源，Ar為載氣，在銅箔基底上生長(zhǎng)石墨烯，并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，通過(guò)拉曼光譜、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、四探針電導(dǎo)率儀對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征。重點(diǎn)考察了生長(zhǎng)過(guò)程中的氫氣流量、溫度因素變化對(duì)石墨烯結(jié)構(gòu)和電學(xué)性

3、能的影響，以期得到優(yōu)化的工藝參數(shù)，以及對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)理的了解。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:石墨烯能夠跨越銅基底表面的晶界、臺(tái)階生長(zhǎng)，形成連續(xù)分布的石墨烯薄膜，在銅箔表面的晶界、加工痕跡處，石墨烯的形核率高并且多層傾向明顯;溫度對(duì)石墨烯的質(zhì)量有較大影響，溫度較低時(shí)甲烷的催化裂解速度以及在銅表面的擴(kuò)散的速度低，使得銅箔表面碳濃度較低利于單層的石墨烯形成，但是較低溫度不利于碳的石墨化，使得石墨烯缺陷傾向增大;溫度較高時(shí)甲烷的催化裂解的速度以及在