石墨烯的熱化學(xué)修飾、圖案化及拉曼表征.pdf

1、石墨烯作為人類能夠制造的唯一一種單原子層二維納米材料，在電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、生物學(xué)等諸多方面表現(xiàn)出優(yōu)異性質(zhì)。完美的石墨烯由于其導(dǎo)帶和價(jià)帶在Dirac點(diǎn)接觸，呈現(xiàn)金屬性，對(duì)其應(yīng)用造成了很大限制。因此，打開石墨烯帶隙將其轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體而且盡量保持其物理、化學(xué)性質(zhì)，成為一個(gè)眾多研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。在本論文中，我們基于熱化學(xué)反應(yīng)對(duì)化學(xué)氣相沉積沉積制備的單層石墨烯進(jìn)行了共價(jià)化學(xué)修飾，并進(jìn)一步結(jié)合微接觸印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了石墨烯的圖案化修飾。
　　

2、首先，采用低壓化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)在銅箔上生長得到了大面積、高質(zhì)量單層石墨烯。通過上百次的生長條件摸索，發(fā)現(xiàn)CH4（碳源）和H2（載氣）比例對(duì)生長結(jié)果有著非常大的影響，CH4和H2比值太小無法得到大面積石墨烯，太大則石墨烯質(zhì)量下降，甚至得到雙層石墨烯。同時(shí)，生長溫度會(huì)顯著影響石墨烯的質(zhì)量，生長溫度越高，得到石墨烯質(zhì)量越好。
　　然后，利用納米轉(zhuǎn)移技術(shù)將石墨烯轉(zhuǎn)移到硅片上，對(duì)其進(jìn)行了化學(xué)修飾，并用拉曼光譜進(jìn)行了表征。我們利用加熱激發(fā)過氧

3、化苯甲酰（BPO）和石墨烯的反應(yīng)，安全、經(jīng)濟(jì)地對(duì)石墨烯進(jìn)行了大面積修飾。研究了熱化學(xué)反應(yīng)對(duì)溫度的依賴性，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)最低溫度為75℃，85℃以上反應(yīng)不均勻。測試了熱化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間曲線，表明反應(yīng)分兩個(gè)階段：第一階段，D*峰半峰寬、G峰半峰寬增大，ID/IG和ID*/IG增大，2D峰強(qiáng)度下降，D*峰、2D峰藍(lán)移增大，證明石墨烯中缺陷較少且逐漸增多；第二階段D*峰半峰寬、ID/IG、I D*/IG曲線下降，證明石墨烯中缺陷較多且逐漸增多，但G峰半