基于CVD方法制備石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的研究.pdf

1、石墨烯薄膜是一種新型碳納米材料薄膜，它的結(jié)構(gòu)為正六角形的蜂巢狀二維晶格結(jié)構(gòu)，每個(gè)格點(diǎn)都是sp2雜化后的碳原子，石墨烯的厚度僅為一個(gè)碳原子，是第一種真正意義上的二維納米碳材料。2004年，英國科學(xué)家Novoselov和Geim首次在實(shí)驗(yàn)室中從石墨中分離出石墨烯，并通過大量的后續(xù)研究解開了石墨烯特性，這一舉動(dòng)引發(fā)了納米材料業(yè)內(nèi)廣泛觀注和研究。電子的運(yùn)輸特性是石墨烯的最重要的一個(gè)性質(zhì)，這種獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì)表明石墨烯在各個(gè)方面具備廣泛的潛在應(yīng)用前

2、景，比如高速晶體管，透明電極，光電壓力傳感器等。但是，由于現(xiàn)有的機(jī)械剝離石墨烯面積太小、制備工藝受到限制，無法進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。所以制備大面積、高質(zhì)量的石墨烯便成為目前學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，化學(xué)氣相沉積法(CVD)是最有可能進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的方法，它是用氣態(tài)碳源在銅和鎳襯底上生長石墨烯，而銅基CVD生長的石墨烯薄膜具有良好的單層性和連續(xù)性。
　　本文主要討論了實(shí)驗(yàn)室中銅基CVD方法制備大面積、高質(zhì)量石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的實(shí)驗(yàn)過程、物理表征、石墨烯薄

3、膜的轉(zhuǎn)移及修復(fù)過程。在實(shí)驗(yàn)中，我們研究了生長條件（生長溫度，氣體配比、生長時(shí)間、銅箔處理）對于銅基CVD石墨烯生長的影響，并通過光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡表征了不同生長條件的石墨烯表面以及通過拉曼光譜的D峰、G峰、2D峰（以D峰判定石墨烯薄膜的缺陷，以I20/IG的比值來判定石墨烯的層數(shù)）表征了石墨烯質(zhì)量和層數(shù)，并在數(shù)據(jù)分析中獲得了與生長條件相應(yīng)的結(jié)果。通過對表征規(guī)律的總結(jié)，獲得了實(shí)驗(yàn)室中最佳的銅基CVD生長條件。
　　在后續(xù)的轉(zhuǎn)

4、移工作中我們采用了PMMA作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)的轉(zhuǎn)移方法，在多次實(shí)驗(yàn)后在目標(biāo)襯底上獲得了較為完整的石墨烯薄膜，并在光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡下觀測了襯底上的成膜存在破損。針對破損問題，我們使用了二次轉(zhuǎn)移法（在原有破損的石墨烯膜上再轉(zhuǎn)移一層石墨烯）對破損的石墨烯薄膜進(jìn)行修復(fù)，光學(xué)顯微鏡下實(shí)現(xiàn)了較為理想的修復(fù)效果，并通過拉曼光譜驗(yàn)證了二次轉(zhuǎn)移方法對石墨烯D峰、G峰、2D峰造成的影響?？梢哉f，不斷提高制備工藝的銅基CVD石墨烯勢必在不遠(yuǎn)的將來取代IT