Graphene制备、表征以及Raman光谱对退火效应的研究

论文摘要

Graphene是由单层碳原子组成的碳二维材料。自从04年Novoselov小组在成功制备了大面积Graphene后,其研究工作迅速开展。Graphene之所以受到广泛关注,主要是由于其具有特殊的电学输运性质和独特的量子效应。与Graphene相关的研究工作,主要集中在:制备和表征、电学性质测量、量子效应的研究以及用Graphene制备电子器件等。而在这些研究领域中,Graphene制备和表征是所有研究的基础。本论文工作,以Graphene制备和表征为主,着重于以下两个方面: 1,Graphene的制备和表征。以机械剥离法为主,通过不同手段制备层数不同的Graphene。对比了不同制备方法的特点,找到有效制备Graphene的方法。利用光学显微镜、Raman光谱,对Graphene进行表征,研究了不同层数的Graphene在光学下和Raman光谱中的特征,确定了单层和双层Graphene。另外,在Graphene的研究中,经常会使用SEM对Graphene进行定位和操作,这需要事先对Graphene进行表征。为方便SEM在graphene研究中的应用,我们首次尝试了利用SEM对Graphene进行表征:通过改变SEM成像时电子的加速电压,得到不同加速电压下Graphene的SEM图像。根据衬度差异来确定Graphene的层数,实现Graphene在SEM下的更精细表征。2,对于Graphene在真空退火下的Raman光谱进行了研究。真空下退火是实现Graphene表面清洁的有效方法,但Graphene在退火后,结构上是否能够保持一致性,文献中一直没有这方面的讨论。我们借助于Raman光谱在Graphene结构研究方面的优势,研究Graphene在不同退火温度下的光谱特征,从而推断其结构在退火后的变化。我们发现:随着退火温度的升高,Graphene的G峰和2D峰逐渐蓝移,温度越高,移动越大。同时,峰的半高宽逐渐增大。另外,2D峰与G峰的相对强度随退火温度升高逐渐减小。我们认为,在退火下,Graphene结构会出现更多的褶皱,褶皱一方面使得Graphene中出现更多缺陷,使得峰展宽以及相对强度的减小;另一方面,Graphene中会出现多余的压应力,导致G峰和2D峰的蓝移。单层Graphene在退火后的结构变化,有助于理解Graphene的热力学稳定性,也有助于更快的使Graphene投入应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 Graphene 的背景和研究状况
• 1.1.1 Graphene 的结构和性质
• 1.1.2 Graphene 的研究和发展应用
• 1.2 Graphene 的制备和表征
• 1.2.1 Graphene 的制备
• 1.2.1.1 机械剥离.
• 1.2.1.2 化学还原石墨氧化物
• 1.2.1.3 真空热分解SiC
• 1.2.1.4 化学气相沉淀（CVD）
• 1.2.1.5 利用碳纳米管制备
• 1.2.2 Graphene 的表征
• 1.2.2.1 AFM 表征
• 1.2.2.2 Raman 光谱的表征
• 1.2.2.3 光学表征.
• 1.3 本章总结以及论文选题背景和内容
• 参考文献
• 第2章 Graphene 的制备和表征
• 2.1 实验背景
• 2.2 Graphene 的实验制备
• 2.3 Graphene 的表征.
• 2.3.1 Graphene 的光学表征
• 2.3.2 Graphene 的Raman 光谱表征
• 2.3.3 Graphene 的SEM 表征
• 2.4 本章总结
• 参考文献
• 第3章 单层 Graphene 退火处理 Raman 光谱研究
• 3.1 实验背景
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 本章实验目的及意义
• 3.2 实验过程和结果讨论
• 3.2.1 单层Graphene 退火前后的光学和Raman 光谱对比
• 3.2.2 单层Graphene 的Raman 光谱特征与退火温度的关系
• 3.3 本章实验总结
• 参考文献
• 第4章 总结
• 致谢