本文選題：石墨烯　切入點：反應(yīng)離子刻蝕　出處：《西南科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：自從2004年科學(xué)家用膠帶法制出石墨烯后,石墨烯就成為近年來的研究熱點。石墨烯是當今所知的所有材料中最薄的,并且石墨烯非常的牢固堅硬。作為一種單質(zhì),它在常溫下電子傳遞速度比任何已知導(dǎo)體速度都快。石墨烯擁有非常特別的電學(xué)性能、光學(xué)性能以及力學(xué)性能等。而石墨烯納米帶是細條狀的石墨烯,是一種石墨烯衍生的新的一維材料。石墨烯納米帶的帶隙會隨著帶寬的減小而增加,它具有不同于石墨烯的電學(xué)性能。本文采用常壓化學(xué)氣相沉積法以乙醇為碳源在銅基底上生長石墨烯,并將其轉(zhuǎn)移到SiO2/Si基底上。用場發(fā)射掃描電鏡、透射電鏡、拉曼光譜、光學(xué)顯微鏡對所制備的石墨烯進行表征和層數(shù)分析,對轉(zhuǎn)移到不同基底上的不同層數(shù)的石墨烯進行了透光性分析。研究結(jié)果表明,常壓條件下銅箔表面能夠生長出質(zhì)量較高、連續(xù)性較好的單層、雙層至多層石墨烯。分析其生長過程及機理,發(fā)現(xiàn)常壓下銅箔表面石墨烯生長迅速且接近逐層生長。常壓下銅箔表面兩層及兩層以上石墨烯模式同樣為范德華外延生長模式。由于常壓下,分子的擴散平均自由程較小,在銅箔表面附近會有一定濃度未擴散出去的形成石墨烯所必需的碳原子或碳自由基。所以通入一定量的碳源后,在保溫的過程中石墨烯仍然能夠繼續(xù)生長。在能夠生長并轉(zhuǎn)移出大面積、質(zhì)量較高的石墨烯的基礎(chǔ)上,我們以銅納米線為掩模,采用反應(yīng)離子刻蝕法將掩模周圍的石墨烯刻蝕掉。去掉掩模后,最終會在基底上留下寬度和銅納米線直徑相近(200-300nm)且質(zhì)量較好邊緣光滑的石墨烯納米帶。經(jīng)過聚焦離子束沉積Pt將石墨烯納米帶與電極相連后,對其進行性能進行測試分析。對石墨烯納米帶的形貌進行表征結(jié)果表明,銅納米線能夠很好的起到掩模的作用,使得最終形成的石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)完整且表面干凈。我們還對石墨烯納米帶的氣敏性能以及半導(dǎo)體熱敏性能進行了測試分析。此外,我們還對其它石墨烯納米材料(包括納米多孔石墨烯,石墨烯納米盤陣列)的制備工藝進行了研究探索。并成功制備出了納米多孔石墨烯以及石墨烯納米盤陣列。
[Abstract]:Since 2004, when scientists produced graphene with adhesive tape, graphene has become a hot topic in recent years. Graphene is the thinnest of all materials known today, and graphene is very firm and hard. It travels faster at room temperature than any known conductor. Graphene has very special electrical, optical and mechanical properties, and graphene nanobelts are thin graphene. It is a new one-dimensional material derived from graphene. The band gap of graphene nanobelts increases with the decrease of bandwidth. It has different electrical properties from graphene. In this paper, graphene was grown on copper substrate with ethanol as carbon source by atmospheric pressure chemical vapor deposition and transferred to SiO2/Si substrate. Field emission scanning electron microscope, transmission electron microscope, Raman spectroscopy were used. The graphene was characterized and analyzed by optical microscope, and the transmittance of graphene with different layers transferred to different substrates was analyzed. The results showed that the surface of copper foil could grow with high quality under atmospheric pressure. Single layer, double layer to multilayer graphene with good continuity. Growth process and mechanism are analyzed. It is found that graphene on copper foil surface grows rapidly under atmospheric pressure and is close to layer by layer growth. Two or more graphene layers on copper foil surface are also grown by van der Waals epitaxial growth mode under atmospheric pressure. There will be a certain concentration of carbon atoms or free radicals needed to form graphene near the surface of the copper foil. In the process of heat preservation, graphene can continue to grow. On the basis of the ability to grow and transfer graphene of large area and high quality, we use copper nanowires as the mask. The graphene around the mask is etched by reactive ion etching. In the end, graphene nanoribbons with similar width and copper nanowire diameter (200-300 nm) and smooth edges with good quality will be left on the substrate. After focused ion beam deposition, graphene nanowires will be connected to the electrode after focused ion beam deposition. The morphologies of graphene nanoribbons were characterized. The results show that copper nanowires can play a good role in mask. The resulting graphene nanobelts have a complete structure and clean surface. The gas sensing properties of graphene nanoribbons and the thermal sensitivity of semiconductors are also tested and analyzed. We also investigated the preparation process of other graphene nanomaterials, including nano-porous graphene and graphene nano-disk arrays, and successfully prepared nano-porous graphene and graphene nano-disk arrays.
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O613.71;TB383.1

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本文編號：1620880