發(fā)布時間：2021-03-02 20:02

　　自2004年石墨烯報道以來,其優(yōu)異的性能引起了科學(xué)界各個領(lǐng)域的關(guān)注。石墨烯是一種二維晶體材料,它獨特的二維平面結(jié)構(gòu)賦予它眾多優(yōu)良的電學(xué)特性。目前制備石墨烯的方法很多,化學(xué)氣相沉積法（CVD）是實現(xiàn)高質(zhì)量大面積石墨烯制備的最理想途徑之一,但傳統(tǒng)CVD方法是在銅箔上利用非相關(guān)成核點的自發(fā)成核生長來制備石墨烯,其產(chǎn)物為存在大量晶界的多晶石墨烯,限制了石墨烯優(yōu)良電學(xué)性能的發(fā)揮,影響了其在微電子器件領(lǐng)域中的應(yīng)用。為提高石墨烯的生長質(zhì)量,發(fā)展石墨烯生長新方法是解決當(dāng)前問題的關(guān)鍵。從降低石墨烯成核位點密度、單一晶向石墨烯晶疇相關(guān)聯(lián)這兩方面出發(fā)。本論文受傳統(tǒng)晶體生長中籽晶法生長單晶材料的啟發(fā),在銅襯底上制備“點籽晶”來誘導(dǎo)生長石墨烯。誘導(dǎo)生長石墨烯一般可選擇與生長物質(zhì)同結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)類似的晶體材料。根據(jù)與石墨烯材質(zhì)的異同可以分為同質(zhì)籽晶和異質(zhì)籽晶。本論文設(shè)計了在銅襯底上制備異質(zhì)“點籽晶”（“CuO”和“BN”）來誘導(dǎo)生長石墨烯的新方法,通過抑制非相關(guān)成核位點的形成降低成核密度。研究了銅襯底的單晶化,實現(xiàn)在單晶銅襯底上規(guī)則趨向的石墨烯制備。主要研究內(nèi)容和實驗結(jié)果如下:1.CuO納米晶對銅襯底上石墨烯成核及生... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１二維石墨烯作為基本單元組成其他維度的碳基材料［５］??根據(jù)層數(shù)的不同，可劃分為單層、雙層、多層石墨烯，層數(shù)大于十層??

??圖１．１二維石墨烯作為基本單元組成其他維度的碳基材料［５］??根據(jù)層數(shù)的不同，可劃分為單層、雙層、多層石墨烯，層數(shù)大于十層??被定義為石墨。單層石墨烯的厚度值是〇．３４ｎｍ，然而對于多層石墨烯，實??驗證明其層間的距離比理論值高，大約在０．５？０．７ｎｍ，并且科學(xué)研宄表明??石墨烯層數(shù)的改變，會導(dǎo)致其電子能帶結(jié)構(gòu)也會發(fā)生改變，單層和雙層具??有相似的電子譜，石墨烯表現(xiàn)為零帶隙特征，即所謂的價帶頂部連接到導(dǎo)??帶底部。而隨著石墨烯層數(shù)的増加，層與層之間出現(xiàn)帶隙，即價帶與導(dǎo)帶??之間會出現(xiàn)相互重疊的現(xiàn)象［６］。??０．１４?ｎｍ??＊？?？

所以碳化硅熱解法得到的樣品大部分用于絕緣襯底的微電子器件的??制備。??ＳｉＣ原位生長石墨烯的結(jié)構(gòu)如圖１．５所示，在石墨烯和ＳｉＣ生長襯底??之間會形成一層緩沖層，該緩沖層的存在能夠明顯降低石墨烯的電子遷移??率，使其在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用得到限制。因此，研宄去除緩沖層的方法成??為ＳｉＣ制備優(yōu)質(zhì)石墨烯的關(guān)鍵研宄課題。??Ｇｒａｐｈｅｎｅ??Ｂｕｆｆｅｒ?ｌａｙｅｒ?…??Ｓｉ－ｆａｃｅ?必??Ｃ－ｆａｃｅ??圖１．５?ＳｉＣ襯底上生長石墨稀的結(jié)構(gòu)不意圖??１．２．３氧化還原法??氧化還原法是在一定的化學(xué)條件下，使石墨與強(qiáng)氧化劑發(fā)生氧化反應(yīng)，??并在這個過程中會使石墨層間距增大，從而降低了石墨層之間的范德華力，??再通過超聲膨脹的方式使氧化石墨層間分離，再將氧化石墨烯溶液進(jìn)行化??學(xué)還原或高溫還原處理，最終得到均勻性良好的石墨烯材料［２５］。該方法??使氧化石墨烯中含有羰基等含氧基團(tuán)，這些基團(tuán)的存在破壞了石墨烯的共??軛結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]拋光銅襯底表面形貌對CVD制備石墨烯的影響[J]. 馮偉,張建華,楊連喬.  功能材料. 2015(01)
[2]石墨烯傳感器的研究進(jìn)展[J]. 范軍領(lǐng).  材料導(dǎo)報. 2012(07)
[3]純銅的氧化行為及影響因素[J]. 丁雨田,盧振華,胡勇,曹軍,郭廷彪.  蘭州理工大學(xué)學(xué)報. 2010(02)



本文編號：3059862