石墨烯的外延生長及性質(zhì)研究.pdf

1、石墨烯具有優(yōu)異的電學和光學性能，在電子器件、航天、能源領域有廣泛的應用前景。本文以熱解石墨為靶材，采用脈沖激光沉積法(PLD)研究了石墨烯較佳的制備工藝，成功在單晶 Cu(111)基片上外延生長石墨烯薄膜。最終得到了以下研究結(jié)果：
　　(1)在高真空氣氛中，單一變量條件下，對比不同脈沖沉積發(fā)數(shù)的碳薄膜。發(fā)現(xiàn)減少沉積發(fā)數(shù)有利于石墨烯薄膜的制備，相反，增加沉積發(fā)數(shù)趨向于無序結(jié)構(gòu)。當脈沖數(shù)為100發(fā)時，得到了制備石墨烯薄膜較佳的沉積發(fā)數(shù)

2、。
　　(2)在高真空氣氛中通過對比不同沉積溫度下制備石墨烯薄膜，發(fā)現(xiàn)溫度對薄膜結(jié)晶質(zhì)量有很大的影響，隨著溫度的升高，碳薄膜由無序化向有序化轉(zhuǎn)變，結(jié)晶質(zhì)量逐漸增加。當生長溫度為600℃時，獲得了較佳的生長溫度，持續(xù)升高溫度會導致薄膜晶格失配產(chǎn)生位錯，結(jié)晶質(zhì)量下降。在高真空氣氛中得到石墨烯的較佳生長條件為激光能量200mJ，激光頻率1Hz，脈沖數(shù)100發(fā)，沉積溫度600℃。
　　(3)在氫氣氣氛中，得到制備石墨烯薄膜合適的沉積

3、溫度是400℃。得出氫氣有利于降低石墨烯薄膜的沉積溫度。獲得的較佳生長條件為激光能量200mJ，激光頻率1Hz，脈沖數(shù)100發(fā)，沉積溫度400℃。
　　(4)通過紫外可見反射光譜測試石墨烯的光學性質(zhì)，反射率在近紫外波段區(qū)域約為35％左右，在紅外波段區(qū)域約為90%左右，并且在可見光波段急劇上升。通過 Kubelka-Munk方程可以計算石墨烯薄膜的光學帶隙，得到在高真空中制備的石墨烯薄膜的光學帶隙為2.12 eV，在氫氣氣氛下(2×