石墨烯的常壓CVD法制備研究及實(shí)現(xiàn)光譜分光功能的設(shè)計(jì).pdf

1、石墨烯是一種新型的超薄超強(qiáng)碳納米材料，其二維結(jié)構(gòu)是由多個(gè)正六邊形組合而成，如蜂巢一樣，其厚度只有一個(gè)碳原子大小，約為0.335nm，是石墨、富勒烯和碳納米管等其他碳基材料的構(gòu)成單元。石墨烯的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等特性都十分優(yōu)秀，它是目前強(qiáng)度最大的材料，又是一種有極高遷移率的零帶隙半導(dǎo)體材料，單層石墨烯對(duì)可見光的吸收率為2.3％，能在室溫下發(fā)生量子霍爾效應(yīng)等等。由于石墨烯的這些優(yōu)異性能，使得石墨稀在光譜分析儀器、半導(dǎo)體材料、激光器件等領(lǐng)域有著

2、光輝的應(yīng)用前景。
　　本文對(duì)現(xiàn)有的幾種主流石墨烯制備方法進(jìn)行比較，決定采用常壓化學(xué)氣相沉積法在銅襯底上進(jìn)行石墨烯制備研究，通過建立完整的實(shí)驗(yàn)裝置和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程中的一些重要工藝參數(shù)，成功制備出了優(yōu)質(zhì)的單層石墨烯薄膜，并進(jìn)行了轉(zhuǎn)移和表征。然后研究了石墨烯在光譜分析方面的應(yīng)用，設(shè)計(jì)出新型兩級(jí)串聯(lián)的石墨烯和光波導(dǎo)集成結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了光譜分光和光電檢測的功能。
　　本文主要工作如下:
　　(1)介紹了石墨烯的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，通過各

3、種制備石墨烯方法優(yōu)劣比較，決定使用用常壓化學(xué)氣相沉積法(APCVD)來研究制備石墨烯。
　　(2)設(shè)計(jì)了常壓CVD法的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置、工具和材料和工藝流程。然后介紹了多種石墨烯的轉(zhuǎn)移和表征方法，結(jié)合理論和實(shí)際，決定使用PMMA法對(duì)制備出的石墨烯樣品進(jìn)行轉(zhuǎn)移，采用拉曼光譜和光學(xué)顯微鏡來對(duì)轉(zhuǎn)移后的石墨烯樣品進(jìn)行表征。
　　(3)通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析比較，常壓CVD法制備石墨烯中的四個(gè)重要參數(shù):生長襯底、生長溫