本文關(guān)鍵詞：大面積石墨烯的制備研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在過(guò)去幾年中,石墨烯的研究報(bào)道廣泛見(jiàn)諸報(bào)端。由于其高強(qiáng)度、高電導(dǎo)率、室溫下的高電子遷移率、特殊的量子霍爾效應(yīng),使得石墨烯器件在未來(lái)有很大的發(fā)展空間,優(yōu)秀的石墨烯器件需要高質(zhì)量的石墨烯,怎樣得到高質(zhì)量的石墨烯是所有研究人員及本文的主題,本文主要針對(duì)石墨烯的生長(zhǎng)和表征展開(kāi)相應(yīng)的工作:1、對(duì)采用傳統(tǒng)的CVD方法制備石墨烯的工藝進(jìn)行了研究。利用Cu箔作為催化劑襯底,進(jìn)行CVD生長(zhǎng),生長(zhǎng)完成后均勻旋涂PmmA膠并刻蝕催化劑襯底,進(jìn)行轉(zhuǎn)移后進(jìn)行電阻率表征,測(cè)得方阻為1422?/□。2、在Si/Si O2基底上采用微波等離子體CVD方法直接生產(chǎn)石墨烯進(jìn)行了創(chuàng)新性的探索研究。首先研究了以Cu作為催化劑時(shí)直接生產(chǎn)石墨烯的工藝參數(shù)進(jìn)行研究,特別地,對(duì)甲烷和氫氣流量比、生長(zhǎng)溫度、生長(zhǎng)時(shí)間等核心參數(shù)對(duì)石墨烯的質(zhì)量的影響進(jìn)行了分析,并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,探索出了較優(yōu)化的生長(zhǎng)工藝條件。其次對(duì)了以Ni作為催化劑時(shí)直接生產(chǎn)石墨烯的工藝參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究,并獲得了最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)。最后采用NiCu合金作為催化劑對(duì)生長(zhǎng)石墨烯進(jìn)行了工藝探索,獲得了較理解的生長(zhǎng)工藝條件。研究結(jié)果表明,采用Ni作為催化劑,可以在較低溫度下生產(chǎn)的高質(zhì)量的石墨烯。3、對(duì)采用不同催化劑制備的石墨烯進(jìn)行了系統(tǒng)的電阻率測(cè)試和Raman表征。分析和表征結(jié)果表明:得出Cu催化劑的最佳生長(zhǎng)溫度為950℃,CH4流量為25sccm,H2流量為275 sccm,生長(zhǎng)時(shí)間為7 min;Ni催化劑時(shí)的最佳生長(zhǎng)溫度為700℃,CH4流量為10 sccm,H2流量為275 sccm,生長(zhǎng)時(shí)間為3 min;NiCu催化劑的最佳生產(chǎn)溫度為950℃,CH4流量為25 sccm,H2流量為275 sccm,生長(zhǎng)時(shí)間為7 min。4、將采用不同催化劑制備的石墨烯進(jìn)行SEM表征,觀察到表面的形貌平整,斷裂較少,通過(guò)TEM及選區(qū)電子衍射圖得出石墨烯的晶格完整,缺陷較少,論證實(shí)驗(yàn)參數(shù)的可行性。在隨后進(jìn)行石墨烯的光學(xué)透過(guò)率測(cè)試結(jié)果表明:波數(shù)500~4000cm-1光透過(guò)率在95%以上,表明石墨烯薄膜的高光學(xué)透過(guò)性。最后進(jìn)行載流子遷移率的測(cè)量,得出石墨烯的高載流子遷移特性。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 制備 CVD 表征 直接生長(zhǎng)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O613.71
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 石墨烯結(jié)構(gòu)和潛在應(yīng)用11-16
• 1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 石墨烯的特性12-14
• 1.2.3 石墨烯的應(yīng)用14-16
• 1.3 石墨烯制備的研究進(jìn)展16
• 1.4 課題的提出16-17
• 1.5 本論文的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第二章 石墨烯制備工藝的概述18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 石墨烯制備工藝簡(jiǎn)介18-22
• 2.2.1 機(jī)械剝離法18-19
• 2.2.2 化學(xué)氣相沉積法19-20
• 2.2.3 印章切取轉(zhuǎn)移印制法20
• 2.2.4 晶膜生長(zhǎng)法20
• 2.2.5 SiC熱解法20-21
• 2.2.6 有機(jī)合成法21-22
• 2.2.7 氧化還原法22
• 2.3 CVD法制備石墨烯原理概述22-25
• 第三章 大面積石墨烯的制備25-34
• 3.1 引言25
• 3.2 主要試劑與儀器25-26
• 3.3 傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積方法制備石墨烯26-28
• 3.3.1 催化劑的清洗26
• 3.3.2 石墨烯的生長(zhǎng)26-27
• 3.3.3 石墨烯的轉(zhuǎn)移27
• 3.3.4 催化劑的刻蝕27
• 3.3.5 PmmA的去除27-28
• 3.4 改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積方法制備石墨烯28-33
• 3.4.1 使用Cu催化劑制備大面積石墨烯28-32
• 3.4.1.1 基片的清洗28
• 3.4.1.2 在SiO2襯底基片上鍍Cu催化劑膜28-30
• 3.4.1.3 在Cu催化劑上大面積石墨烯薄膜的制備30-31
• 3.4.1.4 催化劑的刻蝕31-32
• 3.4.2 使用Ni催化劑制備大面積石墨烯32
• 3.4.3 使用NiCu合金催化劑制備大面積石墨烯32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第四章 石墨烯制備工藝對(duì)性能的影響研究34-69
• 4.1 引言34
• 4.2 主要試劑與儀器34-35
• 4.3 石墨烯Raman及方阻的表征35-60
• 4.3.1 石墨烯的Raman表征35-38
• 4.3.1.1 Raman表征的介紹35-37
• 4.3.1.2 Raman圖譜的強(qiáng)度37
• 4.3.1.3 石墨烯Raman圖譜峰值分析37-38
• 4.3.2 石墨烯薄膜的方阻表征介紹38-39
• 4.3.3 石墨烯薄膜的性能分析39-60
• 4.3.3.1 Cu催化劑的工藝參數(shù)研究39-46
• 4.3.3.2 Ni催化劑的工藝參數(shù)研究46-52
• 4.3.3.3 NiCu催化劑的工藝參數(shù)研究52-60
• 4.4 石墨烯的微觀形貌分析60-62
• 4.4.1 石墨烯的掃描電子顯微鏡圖60-61
• 4.4.2 石墨烯的透射電子顯微鏡圖61-62
• 4.5 石墨烯的紅外透射率圖譜62-64
• 4.6 石墨烯的載流子遷移率測(cè)試64-67
• 4.7 本章小結(jié)67-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 總結(jié)69-70
• 5.2 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果76-77

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