CVD法制備石墨烯材料及其表征.pdf

1、在微電子和集成電路技術(shù)高速發(fā)展的今天，石墨烯由于其獨(dú)特的六角結(jié)構(gòu)賦予了其獨(dú)特的半導(dǎo)體特性，成為能夠取代硅材料的最理想的半導(dǎo)體材料，此外其還有很好的機(jī)械性能、很高的熱導(dǎo)率和良好的透光性等很多優(yōu)異性能，再加上其儲(chǔ)量豐富，自其出現(xiàn)以來(lái)走進(jìn)了越來(lái)越多研究者的視線(xiàn)。本文首先用化學(xué)沉積的方法以銅片為基片，生長(zhǎng)了質(zhì)量較好的石墨烯材料，對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)移并用多種手段對(duì)其進(jìn)行表征測(cè)試和性能研究，本文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　?。ㄒ唬┯没瘜W(xué)沉積法在銅箔上生

2、長(zhǎng)了石墨烯結(jié)構(gòu)，表征結(jié)果表明制備的石墨烯為單層，且具有石墨烯片的典型特征。
　?。ǘ┭芯可L(zhǎng)參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。采取控制變量的實(shí)驗(yàn)方法，生長(zhǎng)過(guò)程中依次改變甲烷和氫氣分壓比（7:1，8:1，9:1，10:1）和生長(zhǎng)時(shí)間（10 min，20 min，30 min，40 min）。表征結(jié)果表明，通過(guò)改變生長(zhǎng)過(guò)程中甲烷和氫氣的分壓比可以控制石墨烯的厚度和層數(shù)，通過(guò)改變時(shí)間可以控制石墨烯在基片上的覆蓋率，7:1分壓比下生長(zhǎng)30 min，

3、最容易得到質(zhì)量較好、尺寸較大的石墨烯。
　?。ㄈ榱搜芯裤~片U型折疊放置方式對(duì)石墨烯厚度均勻性的影響，選擇水平放置的銅片、折疊成U型上下層間距為5 mm、折疊成U型上下層間距為10 mm的銅片為生長(zhǎng)基片，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并從兩個(gè)角度解釋了生長(zhǎng)過(guò)程中的氣體動(dòng)力學(xué)行為，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了預(yù)期：U型折疊放置間距較小的銅片上生長(zhǎng)的石墨烯具有最好的厚度均一性。
　?。ㄋ模?duì)石墨烯的轉(zhuǎn)移方法進(jìn)行研究，轉(zhuǎn)移后的石墨烯片狀結(jié)構(gòu)更為清晰；對(duì)轉(zhuǎn)移到

4、二氧化硅上的石墨烯進(jìn)行原子力顯微鏡表征，表征結(jié)果表明，石墨烯表面較為平整，厚度較為均勻；研究了轉(zhuǎn)移后退火過(guò)程對(duì)材料的影響，表征結(jié)果表明退火對(duì)于減小表面粗糙度、去除PMMA等雜質(zhì)有明顯作用。
　?。ㄎ澹?duì)生長(zhǎng)的石墨烯進(jìn)行光電性能測(cè)試分析。用分光光度計(jì)和IV測(cè)試儀對(duì)石墨烯的透光率和電學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，表征結(jié)果表明幾乎不同波段的透光率都在80％以上，具有一定的導(dǎo)電性；制備了Graphene-AZO異質(zhì)結(jié)，表征結(jié)果表明其IV曲線(xiàn)沒(méi)有呈現(xiàn)整流