SiO2介電襯底上石墨烯的直接生長(zhǎng)及其機(jī)理研究.pdf

1、石墨烯是一種完美的二維碳材料，由sp2雜化的碳原子排列而成，具有緊密的蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)。石墨烯由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。許多科研工作者致力于用化學(xué)氣相沉積法在金屬催化劑上制備石墨烯。然而，為實(shí)現(xiàn)其進(jìn)一步的應(yīng)用，必須將石墨烯從金屬基底上轉(zhuǎn)移到合適的基底上，這一轉(zhuǎn)移過(guò)程非常復(fù)雜，不可避免的會(huì)對(duì)石墨烯造成大量的污染、褶皺、缺陷、破裂等問(wèn)題，這會(huì)降低石墨烯的性能。因此，直接在介電基底上制備出無(wú)需轉(zhuǎn)移的石墨烯顯得尤為必要。目

2、前在介電基底上制備石墨烯的方法大部分具有生長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)、溫度高等缺點(diǎn)?；诖?，本文對(duì)直接在SiO2/Si基底上制備石墨烯的方法進(jìn)行了一系列探討。
　　應(yīng)用了一種快速生長(zhǎng)的方法，直接在SiO2/Si基底上制備出大面積、連續(xù)的石墨烯薄膜，該方法避免了從金屬表面向介電基底表面轉(zhuǎn)移的復(fù)雜過(guò)程。不同于高溫時(shí)較難分解的傳統(tǒng)碳源甲烷，采用較易裂解的液態(tài)乙醇作為碳源，通過(guò)調(diào)控相關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，能夠在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)即可形成大面積連續(xù)的石墨烯薄膜。通過(guò)控

3、制反應(yīng)條件最終制得的石墨烯的場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）的遷移率范圍為1.2—19.1cm2/V·s。
　　從生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的角度對(duì)銅催化乙醇制備石墨烯的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探索，并分析不同生長(zhǎng)階段所制備的產(chǎn)物的形態(tài)、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)。
　　應(yīng)用了一種反應(yīng)過(guò)程中無(wú)氫氣刻蝕的方法，直接在SiO2/Si基底上制備出大面積、連續(xù)的石墨烯薄膜。不同于傳統(tǒng)碳源甲烷，以液態(tài)甲醇為碳源，甲醇自身在高溫條件下可分解出水等刻蝕劑。探討不同的生長(zhǎng)參數(shù)（生