石墨烯導(dǎo)電薄膜的可控制備及導(dǎo)電性能研究.pdf

1、自從2004年石墨烯被曼徹斯頓大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn)以來(lái)，它受到了廣大材料研究者的追捧。石墨烯材料獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使其具備較大的比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性、較高的強(qiáng)度等特性，特別是具有良好的透光性和獨(dú)特的量子霍爾效應(yīng)。它的這種獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和這些優(yōu)異性能使得其有望實(shí)現(xiàn)在光電子器件領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。IBM公司已經(jīng)投資于石墨烯材料的研究，并報(bào)道研制出了一種石墨烯晶體管，具有目前最高的頻率——100GHz。2007年，美國(guó)西北大學(xué)的Ruoff課題組用直接流

2、動(dòng)自組裝分散氧化石墨烯片的方法合成了一種氧化石墨烯(GO)紙，并且提出在已知的制備石墨烯材料的方法中，對(duì)氧化石墨進(jìn)行改性，可以說(shuō)是最容易且可擴(kuò)展的方法。至此，將石墨烯材料的研究推向一個(gè)新的高潮。然而氧化石墨烯表面含氧官能團(tuán)的存在破壞了石墨原來(lái)的共軛結(jié)構(gòu)，使得其具有較高的電阻，限制了其在電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 本研究采用改進(jìn)后的Hummers法以鱗片石墨為原料制備得到氧化石墨。然后，通過(guò)超聲分散、離心處理等步驟得到氧化石墨烯膠

3、體溶液，即一種膠體溶液。通過(guò)加入電解質(zhì)，將氧化石墨烯膠體分子沉積下來(lái)，并采用重力沉積的方法自組裝得到氧化石墨烯薄膜。在不同的溫度下對(duì)薄膜進(jìn)行熱處理還原，除去了氧化石墨烯薄膜上的含氧官能團(tuán)，使其在保持形貌不變的同時(shí)具有較高導(dǎo)電性。利用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線(xiàn)衍射分析(XRD)、拉曼光譜分析(RAMAN)等分別對(duì)熱處理前后的樣品結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征；采用RTS-9型雙電測(cè)四探針測(cè)試儀對(duì)熱處理后的

4、薄膜電阻性能進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試不同熱處理溫度下樣品電阻、電阻率和電導(dǎo)率，分析了熱處理溫度對(duì)樣品電阻性能的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 1.自組裝方法制備氧化石墨烯薄膜簡(jiǎn)單易行，厚度尺寸可控。薄膜宏觀完整連續(xù)且無(wú)支撐，微觀層狀結(jié)構(gòu)良好，且有較好的透光性。
　　 2.用熱處理的方法可以成功將氧化石墨烯薄膜還原。紅外、拉曼等譜圖表明熱處理除去了薄膜中的一部分含氧官能團(tuán)，并且重建了石墨的共軛結(jié)構(gòu)，在保持形貌不變的同