Fe-Ni-Cr膜上石墨烯的制備、生長過程及其場發(fā)射特性研究.pdf

1、本文利用微波等離子體化學氣相沉積方法制備了石墨烯薄膜。通過對不同種類和結構的催化劑膜上制備出不同結構的碳膜,并對不同結構的碳膜的生長過程進行了研究;對石墨烯薄膜進行場發(fā)射特性探討分析,找到場發(fā)射特性較好的石墨烯薄膜。通過研究,獲得的結論如下:
　　 1、Ni膜上碳膜結構的研究:通過對Ni膜厚度及不同沉積溫度分別對Ni膜上碳膜結構的影響研究發(fā)現,Ni膜的厚度越小,同樣溫度下形成的顆粒尺寸也越小,較小的顆粒尺寸有利于納米碳結構的生成

2、,但碳結構的類型差別不大;500℃制備的樣品主要是包裹在Ni顆粒上的納米石墨片,而400℃制備的樣品是納米石墨片和碳納米管復合物;可以得出結論:在Ni膜上沒有制備出石墨烯薄膜。
　　 2、Fe-Ni-Cr膜上碳膜結構的研究:通過多次實驗在Fe-Ni-Cr膜沉積碳膜并進行掃描電子顯微鏡(SEM),Raman光譜和透射電子顯微鏡(TEM)進行表征,得出結論:在一定的PECVD條件下可以制備出少層石墨烯結構。
　　 3、Fe-

3、Ni-Cr膜厚度和不同襯底對石墨烯薄膜結構的影響:通過對催化劑膜的不同厚度和三種不同襯底對石墨烯結構的影響研究發(fā)現,用Fe-Ni-Cr膜在一定的厚度范圍內作為催化劑可以制備石墨烯。10 min時的Fe-Ni-Cr膜較適宜碳膜的生長;不同襯底上均制備出質量較好的石墨烯薄膜。
　　 4、Fe-Ni-Cr對石墨烯催化生長過程的探討:催化劑顆粒的大小影響石墨烯的生長速度和結構特征,粒度越小,生長速度越快,越有利于石墨烯的生長。Fe-Ni

4、-Cr膜在CVD生長過程會由于高溫會再結晶成更大的顆粒。硅襯底的粗糙度約為0.9 nm,陶瓷襯底的粗糙度約為2μm,粗糙的表面阻礙了Fe-Ni-Cr顆粒的長大。兩種襯底上催化劑的粒度分別約為20 nm和100 nm,相應的硅襯底上10min后石墨烯才停止生長,而陶瓷襯底上生長1min后石墨烯片基本上就不再長大,并且由于催化劑粒度小,石墨烯的密度更大,層數更少。
　　 5、石墨烯薄膜場發(fā)射性能:對在單晶硅襯底、陶瓷襯底和不銹鋼片襯