以銅箔作為基底的化學(xué)氣相沉積法（CVD）是石墨烯的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)非常重要的制備方法,所得薄膜尺寸可達(dá)到30X300cm2,年產(chǎn)量可達(dá)到100000m2。銅箔上石墨烯薄膜的結(jié)構(gòu)特征,如覆蓋度,疇尺寸和層數(shù),直接決定了它的物理性質(zhì)和下游的應(yīng)用。然而,大面積雙層石墨烯的制備工藝尚未成熟,限制了它在諸多領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用;此外,目前的表征手段成本高昂且效率低下,極大地限制了CVD石墨烯產(chǎn)業(yè)化的制備及質(zhì)量調(diào)控。因此,大面積高質(zhì)量雙層石墨烯的制備工藝以及快速、簡(jiǎn)便且低廉的石墨烯表征技術(shù)是當(dāng)前石墨烯的大規(guī)模生產(chǎn)迫切需要的,為在多領(lǐng)域內(nèi)（如電子信息、生命科學(xué)、航空航天、軍事防衛(wèi)等）拓展石墨烯的應(yīng)用提供了技術(shù)支持及物質(zhì)保障。本論文以CVD銅基石墨烯為核心,進(jìn)行了如下研究。1.在CVD石墨烯的生長(zhǎng)階段引入水脈沖,通過(guò)水對(duì)石墨烯邊界的刻蝕效應(yīng),降低第一層（頂層）石墨烯的生長(zhǎng)速度;進(jìn)而引起石墨烯邊界與銅基底的去耦合,促進(jìn)碳原子在石墨烯/銅界面之間的擴(kuò)散同時(shí)也導(dǎo)致新的石墨烯晶核。通過(guò)優(yōu)化CVD工藝參數(shù)（甲烷和水脈沖的分壓以及脈沖頻率）,在銅箔上獲得了大面積高質(zhì)量AB堆積的多層石墨烯,其中雙層的覆蓋度高達(dá)77±3.6%... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：109 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?２０１０年至２０１７年全球石墨稀科研成果的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（數(shù)據(jù)來(lái)源：Ｗｅｂ?ｏｆ?ｓｃｉｅｎｃｅ）??

??納米管及三維堆積的石墨塊體的基本構(gòu)筑單元Ｉ１】（圖１．２），從而引起了全球科學(xué)??工作者的廣泛關(guān)注。［９＿１４］??從材料的本質(zhì)考慮［１５］，石墨烯可被定義為單原子層的平面石墨。從早期被提??出來(lái)到最后被發(fā)現(xiàn)，石墨烯經(jīng)歷了將近一個(gè)世紀(jì)的蟄伏。當(dāng)我們將歷史的齒輪撥??回到上世紀(jì)初期，科學(xué)家們其實(shí)就己經(jīng)開(kāi)始接觸石墨烯。Ｈａｅｎｎｉ和Ｋｏｈｌｓｃｈｉｉｔｔｅｒ??于１９１８年通過(guò)衍射技術(shù)詳細(xì)地研宄了石墨氧化物紙的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。后來(lái)，１９４８??年Ｒｕｅｓｓ和Ｖｏｇｔ通過(guò)穿透式電子顯微鏡拍攝到了少層石墨稀的圖像。??？?之．方？廣?？，?＾?＊?？，．?？，??‘，？一．

單層石墨烯的最小晶胞含有兩個(gè)碳原子，不可能通過(guò)晶格矢量（／？?＝?？「＾?＋??？２?ｆｌ２，?？丨和《２均為整數(shù)）的形式將兩者鏈接起來(lái)，因此兩個(gè)碳原子是不等價(jià)的。??雙層石墨烯的單胞中有四個(gè)碳原子，即ＡＩ、Ｂｌ、Ａ２和Ｂ２?（圖１．３ａ）。兩個(gè)碳原??子層的排列導(dǎo)致了下層的碳原子Ｂ１正好位于上層的碳原子Ａ２的下方（視角位??于與面垂直的正上方）。由于這兩個(gè)原子的電子軌道通過(guò)相對(duì)較強(qiáng)的層間作用可??以耦合在一起，因此這兩個(gè)格位被稱(chēng)為“二聚體”位點(diǎn)。反之，另外兩個(gè)碳原子??所處的格位被稱(chēng)為“非二聚體”位點(diǎn)１％。雙層石墨烯晶體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)群為Ｚ）３ｒｆ，由??元素｛凡２Ｃ３，?３Ｃ／，／，?２炎，３似｝組成。它也可以看作是由點(diǎn)群Ａ?｛五，２Ｃ３，?３Ｃ２］與??經(jīng)過(guò)反演０｛五，／｝而來(lái)的。因此，雙層的晶格具有空間反演對(duì)稱(chēng)性，即（ｘ，?ｚ）??—＞??（—ｘ，—?ｙ，?—?ｚ?）?〇??單層和雙層石墨烯的初始倒易晶格基矢Ｚｎ和紀(jì)，如下??２?７７?，—?２ｔＴ?１￣??６１?＝?－（ｌ，ｖ３），?６２?＝?－（１，－ｖ３）??其中《１＋６丨＝？２如＝２７１：和〇｜＇６２?＝?＜／２＇６丨＝：：０。在石墨稀物理學(xué)中，位于石墨稀的布??里淵區(qū)頂角的兩個(gè)點(diǎn)（Ｋ和Ｋ＇）具有非常重要的物理意義，它們被命名為狄拉??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Mass production and industrial applications of graphene materials[J]. Yanwu Zhu,Hengxing Ji,Hui-Ming Cheng,Rodney S.Ruoff.  National Science Review. 2018(01)
[2]Ultrafast epitaxial growth of metre-sized single-crystal graphene on industrial Cu foil[J]. Xiaozhi Xu,Zhihong Zhang,Jichen Dong,Ding Yi,Jingjing Niu,Muhong Wu,Li Lin,Rongkang Yin,Mingqiang Li,Jingyuan Zhou,Shaoxin Wang,Junliang Sun,Xiaojie Duan,Peng Gao,Ying Jiang,Xiaosong Wu,Hailin Peng,Rodney S. Ruoff,Zhongfan Liu,Dapeng Yu,Enge Wang,Feng Ding,Kaihui Liu.  Science Bulletin. 2017(15)
[3]材料科學(xué)中的自然辯證法:二元協(xié)同材料（英文）[J]. 劉明杰,江雷.  Science China Materials. 2016(04)



本文編號(hào)：3450334