本文關(guān)鍵詞：液態(tài)銅上快速化學(xué)氣相沉積高質(zhì)量石墨烯，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石墨烯作為一種新型的二維單層碳原子納米材料,自2004年以機(jī)械剝離的方法制備出來(lái)后,以其獨(dú)特的各種電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等性能引起了廣泛的研究熱潮。目前石墨烯的制備方法多種多樣,主要有機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法、SiC外延生長(zhǎng)法、化學(xué)還原法等,其中化學(xué)氣相沉積法是一種可控制備大面積高質(zhì)量石墨烯的有效方法,而且該方法便捷易操作,并能與下一步石墨烯的轉(zhuǎn)移和應(yīng)用相結(jié)合,目前已成為石墨烯生長(zhǎng)領(lǐng)域的主流方法。但利用傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積法來(lái)制備石墨烯的時(shí)間從升溫、生長(zhǎng)到降溫大多都需要幾個(gè)小時(shí),限制了石墨烯的進(jìn)一步應(yīng)用,因此尋找一種快速生長(zhǎng)高質(zhì)量石墨烯的方法迫在眉睫。本論文中的石墨烯生長(zhǎng)采用的是冷壁垂直式CVD系統(tǒng),該系統(tǒng)可以快速的升降溫,從而縮短石墨烯的生長(zhǎng)時(shí)間,但是采用該系統(tǒng)在銅箔上快速生長(zhǎng)的石墨烯單晶面積比較小、缺陷密度比較高,為了解決這個(gè)問(wèn)題,本文研究在融化的液態(tài)銅上快速生長(zhǎng)石墨烯以提高石墨烯單晶面積和降低石墨烯中的缺陷密度,由于液態(tài)銅消除了固態(tài)銅上存在的晶界,因此在液態(tài)銅上生長(zhǎng)石墨烯具有均勻、低密度、自排列對(duì)準(zhǔn)的成核分布,同時(shí)略微改進(jìn)銅箔上石墨烯的轉(zhuǎn)移方法以使其更加適用于液態(tài)銅上生長(zhǎng)的石墨烯。本論文主要工作如下:(1)研究了不同甲烷流量和不同生長(zhǎng)時(shí)間下的液態(tài)銅上石墨烯生長(zhǎng)情況,利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡SEM來(lái)分析不同條件下液態(tài)銅上所生長(zhǎng)的石墨烯樣品的形貌特征,利用拉曼光譜來(lái)分析液態(tài)銅上所生長(zhǎng)的石墨烯的缺陷密度和質(zhì)量,同時(shí)和銅箔上快速化學(xué)氣相沉積的石墨烯進(jìn)行了對(duì)比。本文的創(chuàng)新性成果是將液態(tài)銅和快速生長(zhǎng)系統(tǒng)相結(jié)合制備高質(zhì)量石墨烯,與在銅箔上快速生長(zhǎng)的石墨烯相比較,在制備所需時(shí)間大致相同(40分鐘左右)的情況下最終不僅制備出了大面積的石墨烯單晶(直徑大于100μm)以及均勻的連續(xù)單層石墨烯,同時(shí)拉曼測(cè)試結(jié)果表明,這種方法也大大地降低了所制備石墨烯中的缺陷密度,該研究成果對(duì)于高質(zhì)量石墨烯的大規(guī)�？焖偕a(chǎn)應(yīng)用有著重要的研究意義。(2)制備背柵石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件是研究石墨烯電學(xué)性能(方阻、遷移率)的重要方法,本文同時(shí)對(duì)背柵石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的制備和測(cè)試進(jìn)行了研究。在制備背柵石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)采用石墨烯搭在電極上的結(jié)構(gòu),一是可以降低制備過(guò)程中對(duì)石墨烯的損傷,二是易于制備可以提高器件成功率。由于空氣中的水分子和氣體分子會(huì)吸附在石墨烯表面,從而影響石墨烯的電學(xué)性能,為了解決這個(gè)問(wèn)題,在測(cè)試背柵石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管時(shí),采用加熱的方法能夠脫吸附石墨烯表面吸附的水分子和氣體分子,從而降低對(duì)石墨烯電學(xué)性能的影響,該研究成果對(duì)于高性能石墨烯器件的研究制備有著重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 液態(tài)銅 冷壁垂直式CVD系統(tǒng) 背柵石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-30
• 1.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)10-11
• 1.2 石墨烯的基本機(jī)構(gòu)和獨(dú)特性質(zhì)11-14
• 1.2.1 石墨烯的基本結(jié)構(gòu)11
• 1.2.2 石墨烯的電學(xué)性質(zhì)11-13
• 1.2.3 石墨烯的光學(xué)特性13
• 1.2.4 石墨烯的熱學(xué)和力學(xué)特性13-14
• 1.3 石墨烯的制備方法14-17
• 1.3.1 機(jī)械剝離法14-15
• 1.3.2 化學(xué)氣相沉積法CVD15
• 1.3.3 碳化硅（SiC）外延生長(zhǎng)法15-16
• 1.3.4 化學(xué)氧化還原法16-17
• 1.4 石墨烯的表征方法17-22
• 1.4.1 光學(xué)顯微鏡17-19
• 1.4.2 掃描電子顯微鏡SEM19
• 1.4.3 透射電子顯微鏡TEM19-20
• 1.4.4 拉曼光譜20-21
• 1.4.5 場(chǎng)效應(yīng)器件和霍爾器件21-22
• 1.5 石墨烯的應(yīng)用22-27
• 1.5.1 石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件22-23
• 1.5.2 石墨烯透明電極23-25
• 1.5.3 石墨烯探測(cè)器25-26
• 1.5.4 石墨烯太陽(yáng)能電池26-27
• 1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)27-30
• 第2章液態(tài)銅上石墨烯的制備原理和轉(zhuǎn)移30-38
• 2.1 化學(xué)氣相沉積石墨烯的原理30-31
• 2.2 液態(tài)銅上化學(xué)氣相沉積石墨烯的原理與優(yōu)點(diǎn)31-33
• 2.3 冷壁垂直式化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)33-34
• 2.4 石墨烯的轉(zhuǎn)移34-37
• 2.4.1 銅箔上石墨烯的轉(zhuǎn)移方法34-37
• 2.4.2 液態(tài)銅上石墨烯的轉(zhuǎn)移方法37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第3章 液態(tài)銅上快速化學(xué)氣相沉積石墨烯及表征38-50
• 3.1 石墨烯生長(zhǎng)前銅箔和鎢箔的處理38-39
• 3.2 快速化學(xué)氣相沉積石墨烯的具體步驟39-41
• 3.2.1 銅箔上快速制備石墨烯步驟39
• 3.2.2 液態(tài)銅快速制備石墨烯步驟39-41
• 3.3 石墨烯的表征41-48
• 3.3.1 液態(tài)銅上生長(zhǎng)石墨烯的光學(xué)顯微鏡圖片分析41-46
• 3.3.2 液態(tài)銅上生長(zhǎng)石墨烯的掃描電鏡圖片分析46
• 3.3.3 液態(tài)銅上石墨烯的拉曼光譜圖分析46-47
• 3.3.4 液態(tài)銅與銅箔上生長(zhǎng)的石墨烯相比較47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第4章 背柵石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的制備與測(cè)試分析50-58
• 4.1 背柵石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的制備50-52
• 4.2 背柵石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管的測(cè)試與分析52-56
• 4.3 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-68
• 致謝68

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