基于CVD法制備單層石墨烯工藝參數(shù)的優(yōu)化.pdf

1、石墨烯(Graphene)擁有獨特的晶體結構，使其具備優(yōu)異的物理和化學性能，在微納器件和超材料領域中有廣闊的應用前景。材料性能直接關系到材料的應用，發(fā)揮石墨烯的優(yōu)異性能，關鍵在于如何制備擁有性能優(yōu)良的單層石墨烯。本文基于化學氣相沉積法（CVD）開展課題研究工作，探究了石墨烯的生長過程中，各關鍵生長參數(shù)對石墨烯質量的影響，測試了石墨烯的透光率和導電性能；并將生長的石墨烯通過圖案化處理制備出簡單的電容器構型，探索了石墨烯在功能器件方面應用可

2、行性。
　　本文首先研究了以銅箔為基底的單層石墨烯制備工藝，探究了反應溫度，碳源濃度，反應時間等參數(shù)對石墨烯生長的影響；優(yōu)化反應參數(shù)，制備出了表面均一的單層石墨烯薄膜，通過測試，所得石墨烯具有較高的透光率（92.7％-95.3%）和較低的方阻（152.2-326.3Ω/sq），保證了石墨烯的在透光和導電方面的綜合性能。研究了低壓條件下，以甲烷為碳源，石墨烯在銅箔上的生長規(guī)律，結果發(fā)現(xiàn)：隨著溫度的增加，石墨烯的表面質量也隨之變高，但

3、是高于1000℃的時候，效果趨于穩(wěn)定；當甲烷濃度大于35sccm時，石墨烯成膜，但是出現(xiàn)多層區(qū)域，隨著石墨烯濃度的降低，薄膜的質量和均勻性也隨之提高，然而當濃度達到5sccm時，石墨烯并未成膜；在2min-30min內，隨著生長時間的增加，石墨烯表面均一性隨之提高。根據(jù)以上結論，得出試用于我們設備的優(yōu)化參數(shù)為：生長溫度1000℃，甲烷流量35sccm，氫氣流量10sccm。此外，基于光刻技術圖案化制備了石墨烯平面電容器結構，從而為石墨烯