由于石墨烯有著出色的光學(xué)、力學(xué)和電學(xué)性能,因此被科學(xué)界譽(yù)為21世紀(jì)的新型納米材料。自從化學(xué)氣相沉積（CVD）法成功制備出高質(zhì)量的石墨烯薄膜以來,CVD法制備石墨烯就成為了實(shí)驗(yàn)室的主流制備技術(shù),然而由于制備大面積單晶石墨烯耗時(shí)長的缺點(diǎn)因此始終無法進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn),所以大尺寸的單晶石墨烯的實(shí)驗(yàn)室制備與實(shí)際應(yīng)用之間還有著巨大的鴻溝。論文通過采用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備（LPCVD）,調(diào)節(jié)對銅箔的預(yù)處理、退火和壓強(qiáng),分段控制甲烷和氫氣的比例以及氧氣的引入,在40分鐘的時(shí)間內(nèi)得到高質(zhì)量大尺寸的單晶雙層石墨烯薄膜。在形核和生長階段前兩次引入氧氣,時(shí)間和流量分別為10 min/1 min和1.5 sccm/1 sccm,生長壓強(qiáng)控制在150pa。使用掃描電鏡可以明顯的觀測到石墨烯薄膜的尺寸大約在300um,通過拉曼表征可以看出為均勻的雙層石墨烯。論文使用常規(guī)的光刻和蒸鍍手段制備了石墨烯場效應(yīng)晶體管（FET）并測試其載流子遷移率,通過計(jì)算得到制備的FET的載流子遷移率為4347 cm2 V-1s-1。利用生長得到的雙層石墨烯制備了石墨烯基氣敏傳感器,并探究了紫外臭氧處理對石墨烯氣敏傳感器的性能影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)... 

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
        1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 石墨烯的基本性質(zhì)
    1.3 石墨烯的制備方法
        1.3.1 氧化石墨還原法制備石墨烯
        1.3.2 微機(jī)械分離法制備石墨烯
        1.3.3 取向附生法制備石墨烯
        1.3.4 外延生長法制備石墨烯
        1.3.5 過渡族金屬襯底化學(xué)氣相沉積(CVD)法制備石墨烯
    1.4 石墨烯的轉(zhuǎn)移
        1.4.1 溶液刻蝕法
        1.4.2 鼓泡轉(zhuǎn)移法
        1.4.3 印章法轉(zhuǎn)移
        1.4.4 PMMA溶銅濕法轉(zhuǎn)移
    1.5 CVD法生長大尺寸高質(zhì)量的石墨烯薄膜的研究進(jìn)展
        1.5.1 CVD法制備石墨烯的相關(guān)研究
        1.5.2 化學(xué)氣相沉積法制備單晶石墨烯的近期研究
        1.5.3 CVD法制備石墨烯的影響因素
    1.6 石墨烯的應(yīng)用
    1.7 本文的意義以及主要的研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)儀器與表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及化學(xué)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備
    2.2 主要制備設(shè)備簡介
        2.2.1 化學(xué)氣相沉積設(shè)備
        2.2.2 光刻設(shè)備
        2.2.3 真空蒸鍍設(shè)備
        2.2.4 等離子體清洗設(shè)備
    2.3 實(shí)驗(yàn)表征方法
        2.3.1 光學(xué)顯微鏡
        2.3.2 掃描電子顯微鏡
        2.3.3 透射電子顯微鏡
        2.3.4 拉曼光譜分析
        2.3.5 電學(xué)性能表征
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于銅基底的單晶石墨烯的制備
    3.1 引言
    3.2 預(yù)處理及退火對金屬襯底和石墨烯質(zhì)量的影響
        3.2.1 預(yù)處理對金屬襯底的影響
        3.2.2 退火條件對銅箔襯底的影響
    3.3 壓強(qiáng)對石墨烯生長狀況的影響
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)部分
        3.3.2 測試表征與理論分析
    3.4 供應(yīng)氣體流量對石墨烯質(zhì)量的影響
        3.4.1 石墨烯的生長機(jī)理
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.4.3 表征和分析
        3.4.4 深入討論氣體供應(yīng)比例以及氧氣供應(yīng)對石墨烯生長質(zhì)量的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 石墨烯基場效應(yīng)管及氣敏傳感器的性能研究
    4.1 引言
    4.2 石墨烯FET的制備和測試分析
        4.2.1 石墨烯FET的制備
        4.2.2 石墨烯FET器件的性能測試和分析
    4.3 臭氧處理對石墨烯氣敏傳感器的性能影響
        4.3.1 石墨烯氣敏傳感器的制備與測試
        4.3.2 石墨烯氣敏傳感器的性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者攻讀碩士期間發(fā)表的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]化學(xué)氣相沉積石墨烯薄膜的潔凈轉(zhuǎn)移[J]. 張曉波,青芳竹,李雪松.  物理學(xué)報(bào). 2019(09)
[2]功能化石墨烯光電探測器研究進(jìn)展[J]. 喬世英,李丹明.  真空與低溫. 2018(06)
[3]石墨烯/氧化石墨烯的制備及吸附性能的研究進(jìn)展[J]. 邢翠娟,夏愛清,董麗麗,王彩君,趙哲,王少倩,劉艷華,齊幸存.  廣州化工. 2018(13)
[4]聚合物/石墨烯復(fù)合材料的多功能化研究進(jìn)展[J]. 劉沙沙,賈仕奎,晉嘉琪,楊錦,郭香.  中國塑料. 2018(06)
[5]石墨烯能否助力石油圈[J]. 敏銳.  石油知識(shí). 2018(02)
[6]石墨烯常用表征方法[J]. 陳政龍,潘恒沛,高靈清,楊曉,郭海霞.  理化檢驗(yàn)(物理分冊). 2018(02)
[7]石墨烯將推動(dòng)電子材料與技術(shù)變革[J]. 林金堵.  印制電路信息. 2018(01)
[8]熱還原石墨烯的制備及其表征[J]. 關(guān)貴清,李逸祺,施佳成,劉喆,黃光彩.  寧德師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[9]石墨烯及其復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 廖婷婷,丁義超,鮮勇.  炭素. 2017(04)
[10]化學(xué)氣相沉積制備毫米級單晶石墨烯的生長條件調(diào)控研究[J]. 周國慶,胡林,魏凌志,張發(fā)培.  功能材料. 2017(04)



本文編號：3711538