本文關(guān)鍵詞：石墨烯金屬復(fù)合材料的制備及其物性研究

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【摘要】：石墨烯(graphene)具有碳原子組成的二維蜂窩狀六角形結(jié)構(gòu),其優(yōu)異的的物理和化學(xué)性質(zhì),比如高的載流子遷移率、高機械強度、良好的熱導(dǎo)性等吸引了世界范圍內(nèi)科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。尤其是其獨特的電學(xué)特性,通過摻入雜質(zhì)或引入缺陷可以改變石墨烯的性質(zhì),從而對其電子輸運特性產(chǎn)生影響。隨著石墨烯制備及性能研究的發(fā)展,石墨烯摻雜及相應(yīng)性能調(diào)控的研究也取得了極大進展。石墨烯獨特的二維平面結(jié)構(gòu)具有超高的理論比表面積,可以作為理想的襯底吸附不同的金屬原子以達到調(diào)節(jié)其電學(xué)特性的目的,但是對石墨烯可控地進行功能化、能帶調(diào)控及物性探究具有極大挑戰(zhàn),這也是我們研究的關(guān)注點。本文通過化學(xué)氣象沉積(CVD)的方法制備石墨烯,成本較低,樣品單層性較好,這對我們接下來研究其物理特性特別重要。但這種方法得到的樣品也存在一些問題,制備工藝較為繁雜,得到的石墨烯單晶性不太好,晶界和缺陷較多等等,因此要想得到高質(zhì)量的石墨烯樣品仍需深入研究；接下來,我們通過高真空電阻蒸發(fā)鍍膜儀、磁控濺射儀和高溫?zé)Y(jié)方法在高質(zhì)量石墨烯表面蒸鍍(濺射)或者摻雜金屬納米顆粒,進一步制備了石墨烯金屬復(fù)合材料。這些方法制備的石墨烯金屬復(fù)合材料在電磁特性方面的研究很有意義,特別是磁電阻現(xiàn)象中的物理信息非常豐富,值得深入研究,而目前這一領(lǐng)域研究的內(nèi)容較少。本文以高質(zhì)量石墨烯及其金屬復(fù)合材料的制備為研究主線,通過其電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)的測量研究了石墨烯金屬復(fù)合材料的霍爾效應(yīng)和磁電阻效應(yīng)等物性,主要內(nèi)容如下：1.利用控制變量法研究影響CVD方法制備的石墨烯質(zhì)量的因素,變量包括襯底銅箔(泡沫鎳)的預(yù)處理、生長溫度、時間、碳源和載氣的流量比等,制備得到高質(zhì)量的石墨烯樣品。2.對制備得到的石墨烯樣品進行光鏡、Raman、SEM表征,篩選出高質(zhì)量的石墨烯樣品；然后利用高真空熱蒸鍍膜儀制備不同特征尺寸的石墨烯金屬納米復(fù)合材料,包括Au、Ti、Al、Cu、Ni等。考慮到金屬Ni的鐵磁性,我們重點對磁性金屬Ni摻雜石墨烯樣品做了Raman和SEM表征,分析研究了金屬Ni納米顆粒對石墨烯形貌和電子特性的影響。3.考慮到金屬Ni的鐵磁性可以在石墨烯中引入較強的自旋軌道耦合作用,破壞石墨烯的時間反演對稱性進一步打開其能隙。我們在PPMS上采用四引線法測量研究了石墨烯/磁性金屬Ni復(fù)合材料樣品的霍爾效應(yīng)和磁電阻效應(yīng),該方法制備的石墨烯金屬復(fù)合材料在外加磁場強度不是很強的情況下,表現(xiàn)出獨特的電磁特性,特別是磁電阻現(xiàn)象中的物理信息非常豐富,值得深入研究。4.我們利用磁控濺射系統(tǒng)在石墨烯表面濺射了不同厚度的超導(dǎo)NbN薄膜,并通過Raman、R-T的測量研究了石墨烯對其超導(dǎo)特性的影響。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB333

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本文編號：1248235