本文關(guān)鍵詞： 石墨烯 射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 銅 鎳　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：石墨烯具有獨(dú)特的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的物理和化學(xué)特性,被譽(yù)為“新材料之王”。近年來(lái),各國(guó)的政府、企業(yè)和科研院所對(duì)石墨烯的研究極為重視,開(kāi)啟了石墨烯的研究熱潮。化學(xué)氣相沉積法是大規(guī)模制備高品質(zhì)石墨烯薄膜的最有利方法之一。射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(RF-PECVD)與傳統(tǒng)CVD方法相比,可以實(shí)現(xiàn)更低的生長(zhǎng)溫度、更好的節(jié)能和更高的生產(chǎn)效率。利用RF-PECVD系統(tǒng)制備硅、碳化硅等材料已被研究和應(yīng)用多時(shí),并且也可以成功制備碳納米管、金剛石及類(lèi)金剛石薄膜等碳類(lèi)薄膜,用該系統(tǒng)制備石墨烯薄膜的研究目前仍存在很大空間,其成膜質(zhì)量有待進(jìn)一步提高,制備工藝參數(shù)對(duì)成膜的影響和機(jī)理作用等方面的探索需要進(jìn)一步拓展和加深。本文采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng),通入甲烷提供碳源,以氫氣為輔助氣體,在銅箔和鎳片上成功制備出了石墨烯薄膜,利用正交實(shí)驗(yàn)和控制變量的實(shí)驗(yàn)方法,探究了氣體流量及比例、生長(zhǎng)溫度、反應(yīng)壓強(qiáng)、射頻功率、沉積時(shí)間、樣品位置等實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)薄膜生長(zhǎng)的影響,根據(jù)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡(TEM)、拉曼光譜(Raman)、X射線衍射(XRD)等方法對(duì)薄膜樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌表征與分析。此外,對(duì)鎳基底上制備得到的石墨烯進(jìn)行了硬度和摩擦系數(shù)測(cè)試和分析,對(duì)銅基底上生長(zhǎng)的石墨烯進(jìn)行轉(zhuǎn)移后測(cè)試其透光性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在銅基底和鎳基底上均在較低的生長(zhǎng)溫度下成功制備出了以多層為主的石墨烯薄膜,該薄膜能夠有效提高基底的硬度和降低基底的摩擦系數(shù),并具有良好的透光性能。
[Abstract]:Graphene, with its unique two-dimensional honeycomb structure and excellent physical and chemical properties, is known as the "king of new materials". In recent years, governments, enterprises and research institutes in various countries have attached great importance to the study of graphene. Chemical vapor deposition (CVD) is one of the most favorable methods for preparing high quality graphene thin films on a large scale. Radio Frequency Plasma enhanced Chemical Vapor deposition (RF-PECVD). Compared with the traditional CVD method. It can achieve lower growth temperature, better energy saving and higher production efficiency. Silicon, silicon carbide and other materials prepared by RF-PECVD system have been studied and applied for a long time. Carbon nanotubes, diamond and diamond-like carbon films can also be successfully prepared. There is still a lot of room for the study of graphene thin films prepared by the system, and the quality of the films needs to be further improved. The influence of preparation process parameters on film formation and its mechanism need to be further expanded and deepened. In this paper, radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition system is used to provide carbon source through methane. Graphene thin films were successfully prepared on copper foil and nickel substrates with hydrogen as auxiliary gas. The flow rate and proportion of gas growth temperature and reaction pressure were investigated by orthogonal experiment and variable control method. The influence of experimental parameters such as RF power, deposition time and sample location on the growth of thin films was investigated by means of field emission scanning electron microscopy (SEM), energy spectrum analysis (EDS) and atomic force microscopy (AFM). The structure and morphology of the thin films were characterized and analyzed by means of transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy (Raman) and X-ray diffraction (XRD). The hardness and friction coefficient of graphene prepared on nickel substrate were measured and analyzed. The transmittance of graphene grown on copper substrate was tested after transfer. Graphene thin films were successfully prepared on copper and nickel substrates at low growth temperature. The films can effectively improve the hardness of the substrates and reduce the friction coefficient of the substrates. And has a good transmittance.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TB383.2

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本文編號(hào)：1442314