石墨烯激光化學(xué)氣相沉積裝置及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、基于石墨烯優(yōu)異的電子、機(jī)械、熱學(xué)、光學(xué)性能以及廣闊的應(yīng)用前景，自2004年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)迅速成為材料學(xué)與物理學(xué)領(lǐng)域的研究熱門。目前，制備石墨烯的方法有很多，但是如何實(shí)現(xiàn)石墨烯的快速生長(zhǎng)、生長(zhǎng)區(qū)域的可控性、微區(qū)生長(zhǎng)以及非轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)一直是石墨烯在電子器件上應(yīng)用必須解決的問題。通過對(duì)石墨烯多種制備方法的比較，發(fā)現(xiàn)激光化學(xué)氣相沉積法(Laser Chemical Vapor Deposition，LCVD)是最有可能實(shí)現(xiàn)這一要求的方法，本文也將采用該

2、方法進(jìn)行石墨烯的制備，并對(duì)LCVD法制備石墨烯過程中若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，主要工作有:
　　1、介紹了石墨烯的概念、性質(zhì)及應(yīng)用，對(duì)當(dāng)前多種的石墨烯激光法制備技術(shù)進(jìn)行對(duì)比和分析，闡述了LCVD法制備石墨烯的優(yōu)勢(shì)及可行性，并且根據(jù)LCVD法制備石墨烯的原理自行設(shè)計(jì)并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要包括激光聚焦單元、真空單元、反應(yīng)源氣體及控制單元、三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)單元、聚焦光斑測(cè)量單元，為石墨烯的LCVD法制備奠定基礎(chǔ)。
　　2、激光聚焦光斑面積

3、的測(cè)量是LCVD法制備石墨烯的關(guān)鍵問題，采用基于圖像處理的方法對(duì)光斑測(cè)量單元的硬件和軟件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，根據(jù)需要制備的石墨烯納米帶的大小選擇相應(yīng)的光斑面積，同時(shí)對(duì)光斑區(qū)域的功率密度進(jìn)行計(jì)算，保證基底表面激光照射處具有足夠的能量使溫度迅速達(dá)到石墨烯的生長(zhǎng)溫度。
　　3、溫度是石墨烯生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，將直接影響石墨烯制備的層數(shù)和質(zhì)量，因此，采用ANSYS軟件對(duì)LCVD法制備石墨烯過程中的光斑照射區(qū)域的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)分布進(jìn)行仿真與分析，研