化學(xué)氣相沉積(CVD)生長高質(zhì)量的石墨烯及其性能的研究.pdf

1、近年來，通過化學(xué)氣相沉積(CVD)生長石墨烯的研究發(fā)展迅速，但是如何利用化學(xué)氣相沉積(CVD)在金屬鎳(Ni)和銅(Cu)襯底上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量大面積石墨烯的可控生長還存在很大的難度。同時(shí)為了使石墨烯的制備方法能夠與目前的半導(dǎo)體工業(yè)技術(shù)相兼容，石墨烯需要在相對(duì)低的溫度下直接生長在氧化物襯底上?；谏鲜鰡栴}，本文將通過以下幾章內(nèi)容逐步討論。
　　 第一章：對(duì)石墨烯的性質(zhì)做了簡單的介紹；對(duì)化學(xué)氣相沉積(CVD)在鎳(Ni)、銅(Cu)及氧

2、化物襯底表面生長石墨烯的研究進(jìn)展進(jìn)行了簡單的回顧和總結(jié)；同時(shí)提出了本論文的研究目標(biāo)和研究內(nèi)容。
　　 第二章：介紹了用于表征石墨烯的各種手段，如拉曼光譜(RamanSpectrum)，掃描電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscope，SEM)，光學(xué)顯微鏡(OpticalMicroscope)，原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope，AFM)，方塊電阻測試儀，紫外-可見-近紅外光度計(jì)(UV-V

3、IS-NIRSpectrophotometer，NKD-8000)等。
　　 第三章：介紹了如何利用冷壁腔化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(Cold-wallCVD)，在鎳(Ni)襯底表面實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量單層石墨烯的可控生長。把生長時(shí)間縮短到10秒，其結(jié)果表明碳原子在鎳襯底表面以直接生長的機(jī)制形成石墨烯。這種生長機(jī)制類似于原子層沉積技術(shù)，與傳統(tǒng)的碳原子偏析合成石墨烯的機(jī)制相比，在石墨烯的可控生長方面將具有更大的優(yōu)越性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)較低的氫氣流量將更加有利

4、于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量石墨烯的合成，沒有氫氣時(shí)合成的石墨烯表面電阻367歐姆，基本上可與在銅襯底上生長的石墨烯相媲美。
　　 第四章：利用自行開發(fā)的熱壁腔化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(Hot-wallCVD)，在銅箔表面生長了10×20cm2大面積高質(zhì)量的石墨烯。本熱壁化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的加熱單元可以自由滑動(dòng)，即待加熱單元溫度升到所需的溫度時(shí)，可以把加熱區(qū)滑動(dòng)到樣品區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的快速加熱。這對(duì)于在金屬襯底上生長石墨烯是非常有利的，因?yàn)榭焖偌訜峥梢?/p>

5、使銅箔中長出更大的銅晶粒以利于生長出大面積單晶石墨烯。借鑒沒有氫氣時(shí)可以在鎳襯底表面生長高質(zhì)量的石墨烯，嘗試沒有氫氣參與時(shí)在銅箔表面生長石墨烯，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有氫氣參與時(shí)，生長石墨烯的時(shí)間大大縮短并且石墨烯具有很高的質(zhì)量。
　　 第五章：為了使得石墨烯的生長技術(shù)與現(xiàn)代微電子工業(yè)相兼容，探索如何能夠通過化學(xué)氣相沉積(CVD)，在石英襯底表面以相對(duì)低的溫度直接生長石墨烯，同時(shí)針對(duì)其生長機(jī)理進(jìn)行了簡單的研究。
　　 最后是對(duì)上述工