石墨烯摩擦性質(zhì)研究.pdf

1、石墨烯是一種新型的二維平面碳質(zhì)材料，具有優(yōu)異的物化性能，被科學(xué)家普遍認(rèn)為是取代硅成為下一代半導(dǎo)體器件的主要材料，具有廣泛的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。由于其獨(dú)特的二維平面特性，研究石墨烯諸如摩擦，粘著等界面效應(yīng)對(duì)石墨烯器件的制備和裝配有著極其重要的意義。
　　本文使用原子力顯微鏡（AFM）測(cè)量了不同工藝方法制備的石墨烯的表面摩擦性質(zhì)，并比較了作為二維平面材料的單層石墨烯與三維碳原子結(jié)構(gòu)的多層石墨間摩擦性質(zhì)的差異，最后在現(xiàn)有的納米摩擦學(xué)理論

2、以及接觸力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，通過引進(jìn)納米材料表面涂層楊氏模量的計(jì)算方法，得到了石墨烯與氮化硅針尖間的等效摩擦系數(shù)（界面剪切模量）。具體完成工作如下：
　　1.測(cè)量并比較了化學(xué)氣相沉淀法（CVD）合成石墨烯與碳化硅外延生長(zhǎng)石墨烯間的表面形貌，以及與AFM針尖間粘著力和摩擦力的異同；
　　2.測(cè)量并比較了機(jī)械剝落多層石墨烯、碳化硅外延生長(zhǎng)石墨烯與三維碳質(zhì)材料高定向熱裂解石墨（HOPG）間表面形貌，以及與AFM針尖間粘著力和摩擦力的

3、異同；
　　3.改進(jìn)計(jì)算方法，結(jié)合納米材料表面涂層楊氏模量的計(jì)算理論，研究出了一套計(jì)算碳化硅外延生長(zhǎng)石墨烯與其他材料間摩擦系數(shù)的方法，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及理論計(jì)算表明：
　　1.在目前的工藝水平下，碳化硅外延生長(zhǎng)石墨烯擁有比CVD合成石墨烯更好的表面摩擦性能，更加適用于石墨烯器件的制備；
　　2.單層石墨烯的摩擦力大于多層石墨的摩擦力，然而單層石墨烯的表面性能更加穩(wěn)定；
　　3.改進(jìn)的理論