石墨烯是一種新型的二維納米材料,其擁有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)并表現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能,因而一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便成為全世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn),并被認(rèn)為是制備透明導(dǎo)電薄膜(TCF)最有前途的材料之一。石墨烯薄膜的制備方法主要有濕法和干法兩大類。濕法包括旋涂、噴涂、抽濾沉積等,其優(yōu)點(diǎn)是制備簡(jiǎn)單,成本低廉,缺點(diǎn)是薄膜缺陷多,導(dǎo)電性差。干法即化學(xué)氣相沉積(CVD)法,該法發(fā)展成熟,但是成本較高。本論文針對(duì)干濕法的缺點(diǎn),研究了利用等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)法制備石墨烯薄膜和修復(fù)還原氧化石墨烯(RGO)薄膜的方法制備高質(zhì)量的石墨烯薄膜,并對(duì)石墨烯薄膜的性能做了研究。本論文首先采用了PECVD法制備石墨烯薄膜,等離子體參與石墨烯的生成可以增強(qiáng)反應(yīng)物的活性,降低反應(yīng)溫度,縮短反應(yīng)時(shí)間,而且具備了直接在介電襯底材料上成膜的優(yōu)點(diǎn),這對(duì)于未來(lái)石墨烯TCF的工業(yè)化生產(chǎn)有著巨大的幫助。本論文通過(guò)系統(tǒng)的研究,探索出了利用PECVD法制備石墨烯薄膜的優(yōu)化工藝參數(shù),即低溫下及引入氫氣制備石墨烯薄膜,其質(zhì)量更高。另一方面,本論文采用修復(fù)還原氧化石墨烯(RGO)的方法來(lái)制備石墨烯薄膜。濕法制備的RGO薄膜有較多缺陷,已報(bào)導(dǎo)的CVD法,PECVD法以及高溫石墨化法都能有效修復(fù)RGO中的缺陷。其中PECVD可將修復(fù)溫度降至560℃的低溫。然而PECVD法修復(fù)RGO的可控性及深入研究卻少有報(bào)道。本論文采用PECVD法修復(fù)RGO薄膜,將氫氣引入到純甲烷等離子體中,研究了RGO薄膜修復(fù)和刻蝕之間的平衡。研究結(jié)果表明,氫氣具有修復(fù)RGO薄膜中抑制無(wú)定形碳形成的重要作用,RGO薄膜最有效的修復(fù)溫度略高于修復(fù)-刻蝕平衡溫度。此外,本論文還通過(guò)第一性原理計(jì)算闡釋了等離子體氛圍中CH和CH_2自由基是修復(fù)RGO薄膜空位缺陷的主要反應(yīng)途徑。雖然,當(dāng)前石墨烯TCF距離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有很長(zhǎng)的一段時(shí)間,但隨著對(duì)石墨烯生長(zhǎng)機(jī)制和RGO修復(fù)機(jī)理進(jìn)一步深入的研究,將有望獲得大尺寸高質(zhì)量的石墨烯TCF,為高性能石墨烯的制備與應(yīng)用帶來(lái)突破性進(jìn)展。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：O484
【部分圖文】：

4.3（A）I(2D)/I(G)和石墨烯霍爾遷移率的關(guān)系（B）RGO 修復(fù)前后面電阻 Rs與透過(guò)率 T 的圖 4.3（A）可以看出，拉曼譜 I(2D)/I(G)值通常與石墨烯載流子遷移率呈現(xiàn)正遷移率一般在 0.01-1 cm2V-1s-1，而不管是經(jīng)過(guò)純甲烷等離子體，還是甲烷+氫修復(fù)后，其遷移率大都有幾十，比 RGO 顯著提高。同樣的，修復(fù)后的 RGO 的 I(2

4.3（A）I(2D)/I(G)和石墨烯霍爾遷移率的關(guān)系（B）RGO 修復(fù)前后面電阻 Rs與透過(guò)率 T 的圖 4.3（A）可以看出，拉曼譜 I(2D)/I(G)值通常與石墨烯載流子遷移率呈現(xiàn)正遷移率一般在 0.01-1 cm2V-1s-1，而不管是經(jīng)過(guò)純甲烷等離子體，還是甲烷+氫修復(fù)后，其遷移率大都有幾十，比 RGO 顯著提高。同樣的，修復(fù)后的 RGO 的 I(2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 金燕;氫氣對(duì)石墨烯CVD生長(zhǎng)的影響機(jī)制研究[D];重慶大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2814218