本文關(guān)鍵詞：摻雜石墨烯的結(jié)構(gòu)表征及其物性研究

  更多相關(guān)文章： 石墨烯 硼摻雜 硼氮共摻雜 缺陷結(jié)構(gòu)磁性

【摘要】：石墨烯是一種具有二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)的材料,在電學(xué)、光學(xué)、熱力學(xué)等方面展示出出眾的性質(zhì),使其成為物理學(xué)和材料學(xué)領(lǐng)域一顆冉冉升起的新星。石墨烯的極高的載流子遷移率、巨大的比表面積、良好的透光性和斷裂強(qiáng)度、優(yōu)于碳納米管的熱導(dǎo)率以及室溫下異常量子霍爾效應(yīng)等等特性,使其在太陽能電池、觸摸屏、場效應(yīng)晶體管、高頻器件、自旋器件、傳感器、復(fù)合材料等等諸多領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。而這些應(yīng)用中大部分涉及其電學(xué)性質(zhì),本征石墨烯零帶隙的特性嚴(yán)重限制了其應(yīng)用,因此打開石墨烯帶隙也成為了國際研究熱點(diǎn)。本文改變傳統(tǒng)著重于對石墨烯產(chǎn)品的修飾思路,直接對石墨烯的前驅(qū)體(石墨)進(jìn)行摻雜改性,得到摻雜石墨,然后利用常見的石墨烯制備方法制備了硼摻雜石墨烯和硼氮共摻雜石墨烯。通過Raman、XPS、XRD、TEM、NMR等手段對制備的摻雜石墨烯進(jìn)行表征,確定摻雜原子取代了其中的碳原子,制備的石墨烯結(jié)晶度高、非必要結(jié)構(gòu)缺陷少,硼摻雜石墨烯中硼含量為0.69 at%,硼氮共摻石墨烯中硼、氮含量分別為0.66 at%、0.40 at%。利用STM研究并結(jié)合基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算,確定了硼摻雜石墨烯的帶隙為0.03 eV,摻雜原子位置出現(xiàn)了晶格畸變。利用磁性研究系統(tǒng)測試表明硼摻雜石墨烯和硼氮共摻雜石墨烯均具有局域順磁性。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 硼摻雜 硼氮共摻雜 缺陷結(jié)構(gòu)磁性
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-25
• 1.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)8-9
• 1.2 石墨烯的基本性質(zhì)9-13
• 1.3 石墨烯的應(yīng)用13-15
• 1.3.1 石墨烯在高頻器件領(lǐng)域的應(yīng)用13-14
• 1.3.2 石墨烯基傳感器的應(yīng)用14
• 1.3.3 石墨烯在透明電極方面的應(yīng)用14-15
• 1.3.4 石墨烯在復(fù)合材料中的應(yīng)用15
• 1.4 石墨烯的制備方法15-18
• 1.4.1 機(jī)械剝離法15
• 1.4.2 外延生長法15-16
• 1.4.3 濕化學(xué)法16
• 1.4.4 液相剝離法16-17
• 1.4.5 化學(xué)氣相沉積法（CVD）17-18
• 1.5 石墨烯能帶結(jié)構(gòu)調(diào)控的研究進(jìn)展18-23
• 1.5.1 外加電場對石墨烯能帶的調(diào)控18-19
• 1.5.2 石墨烯納米帶的能帶調(diào)控19
• 1.5.3 非共價(jià)鍵對石墨烯能帶的調(diào)控19-20
• 1.5.4 原位原子替代對石墨烯能帶的調(diào)控20-23
• 1.6 本論文選題背景、意義及研究內(nèi)容23-25
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分25-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)設(shè)備26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法26-28
• 2.3.1 摻雜石墨的制備26-27
• 2.3.2 微機(jī)械剝離法27
• 2.3.3 氧化石墨烯的制備27-28
• 2.3.4 液相剝離法28
• 2.4 結(jié)構(gòu)表征及物性研究手段28-36
• 2.4.1 光學(xué)顯微鏡28-29
• 2.4.2 拉曼光譜（Raman）測試29-32
• 2.4.3 X射線光電子能譜（XPS）測試32-33
• 2.4.4 X射線衍射（XRD）測試33-34
• 2.4.5 掃描隧道顯微鏡（STM）測試34-35
• 2.4.6 透射電子顯微鏡（TEM）測試35
• 2.4.7 液相核磁共振（NMR）測試35-36
• 2.4.8 磁性能測試36
• 2.5 基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算36-37
• 第3章 硼摻雜石墨烯的結(jié)構(gòu)表征及其物性研究37-50
• 3.1 引言37
• 3.2 硼摻雜石墨（烯）的表征37-48
• 3.2.1 硼摻雜石墨烯的拉曼光譜分析37-40
• 3.2.2 硼摻雜石墨烯的X射線光電子能譜和紫外光電子能譜分析40-41
• 3.2.3 硼摻雜石墨烯的X射線衍射分析41-42
• 3.2.4 硼摻雜石墨烯的形貌及電子態(tài)分析42-44
• 3.2.5 硼摻雜石墨烯的液相核磁共振譜分析44
• 3.2.6 硼摻雜石墨烯的缺陷密度分析44-45
• 3.2.7 基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算45-47
• 3.2.8 硼摻雜石墨烯的磁性能分析47-48
• 3.3 小結(jié)48-50
• 第4章 硼氮共摻雜石墨烯的結(jié)構(gòu)表征及其物性研究50-58
• 4.1 引言50
• 4.2 硼氮共摻雜石墨（烯）的表征50-57
• 4.2.1 硼氮共摻雜石墨烯的拉曼光譜分析50-52
• 4.2.2 硼氮共摻雜石墨烯的X射線光電子能譜和紫外光電子能譜分析52-53
• 4.2.3 硼氮共摻雜石墨烯的X射線衍射分析53-54
• 4.2.4 硼氮共摻雜石墨烯的形貌及電子態(tài)分析54-56
• 4.2.5 硼氮共摻雜石墨烯的液相核磁共振譜分析56-57
• 4.2.6 硼氮共摻雜石墨烯的磁性能分析57
• 4.3 小結(jié)57-58
• 第5章 結(jié)論與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-69
• 致謝69-70
• 個(gè)人簡歷70

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本文編號：520638