圖形化金屬基底上的石墨烯CVD生長研究.pdf

1、石墨烯因其優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、機械、光學(xué)等性能而引起廣泛關(guān)注，通常采用CVD工藝在過渡金屬（如銅、鎳等）基底上生長大面積、高質(zhì)量的石墨烯薄膜，然后通過石墨烯轉(zhuǎn)移和石墨烯圖形化等工藝步驟，將石墨烯應(yīng)用于器件結(jié)構(gòu)中。但是，復(fù)雜的石墨烯轉(zhuǎn)移和石墨烯圖形化過程會對石墨烯的質(zhì)量產(chǎn)生一定的破壞，不利于石墨烯優(yōu)異性能的應(yīng)用。在預(yù)圖形化的催化基底上原位生長石墨烯，可以避免后續(xù)的石墨烯轉(zhuǎn)移和圖形化過程，有效提高器件應(yīng)用中石墨烯的質(zhì)量，為石墨烯器件的實現(xiàn)提供

2、了一種有效地技術(shù)路徑。
　　本文主要研究利用CVD方法在銅、鎳薄膜及銅/鎳復(fù)合薄膜基底上圖形化生長石墨烯。首先采用光刻、濺射、剝離工藝在SiO2/Si制備預(yù)圖形化的銅膜、鎳膜和銅/鎳復(fù)合薄膜基底，然后利用CVD方法在預(yù)圖形化的金屬薄膜基底上選擇性生長石墨烯。本文預(yù)先通過改變CVD生長參數(shù)（壓強、氣氛等）來探究不同生長參數(shù)對石墨烯質(zhì)量的影響，接著選擇合適的CVD生長參數(shù)在圖形化的金屬薄膜基底上生長高質(zhì)量的石墨烯。利用SEM、XRD、

3、拉曼光譜、AFM等分析測試手段對生長的石墨烯及石墨烯生長過程中的基底進行表征。
　　通過對比在銅膜、鎳膜和銅/鎳復(fù)合薄膜基底上石墨烯的生長差異，我們發(fā)現(xiàn)在相同的生長參數(shù)下，銅/鎳復(fù)合薄膜基底的晶粒尺寸最大，表面最光滑，且在銅/鎳復(fù)合薄膜基底上生長的石墨烯層數(shù)最少，缺陷最少。隨后我們對石墨烯在銅/鎳復(fù)合薄膜基底上的生長機理進行了研究，我們認(rèn)為在銅/鎳復(fù)合薄膜基底中下層的鎳膜充當(dāng)了緩沖層，使上層銅膜質(zhì)量更高，有利于大面積、單層石墨烯的