本文選題：單晶 + 石墨烯�。� 參考：《寧波大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：石墨烯以其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能吸引了人們的廣泛關(guān)注。在眾多石墨烯制備方法中,化學(xué)氣相沉積法被認(rèn)為是可規(guī)模化制備高品質(zhì)石墨烯的最佳方法。然而,大多數(shù)化學(xué)氣相法生長(zhǎng)的石墨烯薄膜含有多疇結(jié)構(gòu)和高的缺陷等問(wèn)題,其中晶界及缺陷的存在會(huì)嚴(yán)重影響石墨烯的物理特性并使得其器件應(yīng)用受限。因此,制備大尺寸單晶石墨烯是未來(lái)石墨烯器件走向應(yīng)用的重大挑戰(zhàn)。本文針對(duì)大尺寸單晶石墨烯的可控生長(zhǎng)展開(kāi)了系統(tǒng)研究,主要工作內(nèi)容如下:1.大尺寸單晶石墨烯的制備。系統(tǒng)研究了石墨烯單晶形貌及尺寸與生長(zhǎng)條件的關(guān)聯(lián)關(guān)系,通過(guò)調(diào)節(jié)銅箔的形貌,生長(zhǎng)氣壓,可以得到六角形和花瓣?duì)钍┚М?并進(jìn)一步通過(guò)降低碳源濃度來(lái)抑制成核密度,獲得了微米級(jí)的單晶石墨烯。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了局域化制備單晶石墨烯的條件,發(fā)現(xiàn)構(gòu)建銅盒子結(jié)構(gòu)可以有效降低銅箔表面的粗糙程度,抑制石墨烯的成核密度,最終獲得大小達(dá)5mm的單晶石墨烯。2.單晶石墨烯陣列的制備。設(shè)計(jì)了一種商業(yè)化打印輔助氣相沉積生長(zhǎng)法,通過(guò)在銅箔表面打印富有碳粉的點(diǎn)陣列,在氣相沉積過(guò)程中制備了石墨烯單晶陣列。系統(tǒng)地研究了不同的碳粉類(lèi)型、碳粉大小、退火前氣氛種類(lèi)以及生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)制備石墨烯陣列的影響,發(fā)現(xiàn)制備石墨烯單晶陣列的兩個(gè)必要條件是:生長(zhǎng)前碳粉點(diǎn)的存在以及生長(zhǎng)過(guò)程中的成核密度小于碳粉點(diǎn)間距。在該條件下成功獲得了0.5mm尺寸的單晶石墨烯陣列。3.局部供碳法制備大單晶石墨烯。設(shè)計(jì)了一種局域化供碳制備設(shè)備及工藝,系統(tǒng)研究了不同的生長(zhǎng)氣壓,小孔距離銅箔基底的高度、甲烷濃度、生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)銅箔表面石墨烯制備的影響。發(fā)現(xiàn)局域化碳源供給可以使得石墨烯在特定范圍內(nèi)生長(zhǎng),進(jìn)一步分析表明石墨烯圓斑是多晶結(jié)構(gòu)。綜上所述,本工作系統(tǒng)研究了石墨烯單晶在不同工藝條件下表面形貌,晶疇尺寸和成核密度的變化,成功發(fā)展了一種石墨烯單晶陣列,獲得了毫米級(jí)單晶石墨烯以及亞毫米級(jí)單晶石墨烯陣列,該工作對(duì)基于石墨烯電子器件的應(yīng)用有著重要的意義。
[Abstract]:Graphene has attracted much attention for its excellent physical and chemical properties. Among many graphene preparation methods, chemical vapor deposition (CVD) is considered to be the best way to produce high quality graphene on a large scale. However, most graphene thin films grown by chemical vapor method have many problems such as multi-domain structure and high defects. The existence of grain boundaries and defects will seriously affect the physical properties of graphene and restrict the application of graphene devices. Therefore, the preparation of large size single crystal graphene is a major challenge for graphene devices in the future. The controllable growth of large size single crystal graphene has been studied systematically in this paper. The main work is as follows: 1. Preparation of large-size single-crystal graphene. The relationship between the morphology and size of graphene single crystal and the growth conditions was systematically studied. The hexagonal and petal graphene domains could be obtained by adjusting the morphology of copper foil and the growth pressure. Furthermore, the nucleation density was inhibited by reducing the concentration of carbon source, and micrometer graphene was obtained. On this basis, the conditions of localized preparation of single crystal graphene were further studied. It was found that the construction of copper box structure could effectively reduce the roughness of copper foil surface, suppress the nucleation density of graphene, and finally obtain single crystal graphene. 2 of the size of 5mm. Preparation of single crystal graphene arrays. A commercial print-assisted vapor deposition growth method was designed to prepare graphene single crystal arrays during vapor deposition by printing carbon-rich spot arrays on the surface of copper foil. The effects of different types of carbon powder, size of carbon powder, kinds of atmosphere before annealing and growth time on the preparation of graphene arrays were studied systematically. It is found that two necessary conditions for preparing graphene single crystal arrays are the existence of carbon powder points before growth and the fact that the nucleation density in the growth process is smaller than the distance between carbon powder points. Under this condition, single crystal graphene array. 3 with 0.5mm size was successfully obtained. Large single crystal graphene was prepared by partial carbon supply method. A kind of localized carbon donor preparation equipment and process was designed. The effects of different growth pressures, the height of the pore from the copper foil substrate, the concentration of methane and the growth time on the preparation of graphene on the copper foil surface were systematically studied. It is found that localized carbon supply can make graphene grow in a specific range. Further analysis shows that graphene wafers are polycrystalline. To sum up, the changes of surface morphology, domain size and nucleation density of graphene single crystal under different technological conditions have been systematically studied, and a graphene single crystal array has been successfully developed. Millimeter single crystal graphene and submillimeter single crystal graphene arrays have been obtained. This work is of great significance to the application of graphene based electronic devices.
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];潤(rùn)滑與密封;2009年05期

2 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

3 ;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

5 ;日本開(kāi)發(fā)出在藍(lán)寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報(bào);2009年04期

6 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2009年04期

7 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2009年18期

8 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];電子元件與材料;2009年10期

9 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

10 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢(qián)文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂(lè);;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國(guó)顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢(qián)林茂;;石墨烯的微觀(guān)摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無(wú)機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來(lái)應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過(guò)黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛(ài)玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說(shuō)石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 苗卿華;石墨烯高溫自蔓延合成及鐵磁性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 李加杰;改性石墨烯的設(shè)計(jì)制備及電化學(xué)儲(chǔ)能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

3 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

4 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

5 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

6 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

7 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

8 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

9 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

10 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐偉;單晶石墨烯的可控制備及其物性研究[D];寧波大學(xué);2017年

2 張武軍;石墨烯纖維可控制備與應(yīng)用技術(shù)研究[D];河南理工大學(xué);2016年

3 姜德剛;石墨烯材料的制備及其在超級(jí)電容器和溫敏型智能器件方面的應(yīng)用[D];青島大學(xué);2017年

4 郭成坤;用于柔性觸控傳感器的大尺寸石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

5 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

6 王晨;石墨烯的微觀(guān)結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

7 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

8 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

9 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

10 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：1962792