自2004年被發(fā)現(xiàn)以來,石墨烯展現(xiàn)了奇特的物理化學性質(zhì),從而在電子學和光學等領(lǐng)域存在潛在的廣泛應(yīng)用前景。從此,生長大面積高質(zhì)量的石墨烯便成了實驗研究工作者的夢想。從最初的機械剝離法到現(xiàn)在普遍采用的化學氣相沉積法,人們不斷改進實驗方法以制備出可供實際使用的石墨烯片。然而從發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在十多年過去了,如何制備出大面積高質(zhì)量的石墨烯依然是一個亟待解決的問題。除了實驗研究人員的不懈努力,理論計算工作者也嘗試挑戰(zhàn)這一問題,將整個生長過程分而治之,對碳氫化合物的分解,石墨烯的成核以及活性物種在小島邊緣的貼附生長等各個階段進行了大量的計算與模擬。除了制備大尺寸樣品,石墨烯在電子學領(lǐng)域的應(yīng)用常常需要將其從無能隙的半金屬變成有能隙的半導體。常用的能帶工程調(diào)控手段有對石墨烯進行力學調(diào)控,化學修飾等。制備一維的石墨烯納米條帶也能實現(xiàn)能帶的打開,賦予石墨烯更多新的電學特性。利用過渡金屬納米顆粒切割石墨烯是制備邊緣平整,寬度適宜的石墨烯納米條帶的途徑之一。除了大量的實驗研究之外,一些理論計算工作也嘗試揭示納米顆粒的生長和切割機理。石墨烯的生長和切割均屬于金屬表面或者納米顆粒參與的異相催化反應(yīng)。在理論計算中,常見的這...

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【學位級別】：博士

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圖１．４不同石墨烯制備方法在價格和質(zhì)量方面的對比（括號內(nèi)為各種方法??制備出來的石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域ｓ??

?２０３５??Ｙｅａｒ??圖１．３石墨烯在顯示，電子學（上圖）和光學（下圖）方面的應(yīng)用的路線圖。８??１．３石墨烯的實驗制備與機理研究??１．?３．?１石墨瑞的制備??從］９９９年開始，人們就開始嘗試將石墨等層狀材料通過原子力顯微鏡（ＡＦＭ）??機械剝離的方法使其變薄。直到２００....

圖１．５甲烷分子逐步脫氫的能壘

許多應(yīng)用要求石墨烯具有一定的能隙，然而石墨烯是無能隙的。為了實現(xiàn)能??隙的打開，研宄人員提出了很多策略：利用電場調(diào)控２１，施加應(yīng)變２２，進行化學??修飾２３，制備成ＧＮＲ２４等諸多方法。如圖１．６所示，沿著石墨烯不同方向裁剪成??一維的納米條帶，得到的ＧＮＲ將會具有不同的邊緣構(gòu)型....

圖１．７?ＡＧＮＲ的帶隙隨著寬度的不同而變化（左圖）和隨著外加電??

（ａ）石墨烯的不同晶向?（ｂ）?ＺＺＧＮＲ和ＡＧＮＲ??圖１．６石墨烯的晶向和按照特定方向裁剪得到ＧＮＲ的示意圖。２４??不僅擁有石墨烯本身的性質(zhì)，量子受限效應(yīng)還賦予了?ＧＮＲ更多奇特的物理??化學性質(zhì)：其性質(zhì)依賴于ＧＮＲ邊的構(gòu)型和寬度。對ＡＧＮＲ而言，根據(jù)它的寬度??的不同，它....

圖１．６石墨烯的晶向和按照特定方向裁剪得到ＧＮＲ的示意圖

化學性質(zhì)：其性質(zhì)依賴于ＧＮＲ邊的構(gòu)型和寬度。對ＡＧＮＲ而言，根據(jù)它的寬度??的不同，它會表現(xiàn)為金屬或者半導體，且能隙大小隨著寬度的變大而減小，同時??能通過外部電場進行調(diào)控，如圖１．７所示。對ＺＧＮＲ而言，邊界上的邊界態(tài)會呈??現(xiàn)出反鐵磁和鐵磁態(tài)，在磁學性質(zhì)方面表現(xiàn)的更為豐富。通....

本文編號：3970365