利用固體碳源在介電層上生長摻雜石墨烯.pdf

1、石墨烯因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)而具有很多優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，如高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，超高的載流子遷移率、優(yōu)異的電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)以及良好的透光性等，因而可廣泛應(yīng)用于透明導(dǎo)電薄膜、氣體傳感器、催化、超級(jí)電容器和場(chǎng)效應(yīng)晶體管等領(lǐng)域。然而本征石墨烯的零帶隙特性限制了其在電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。摻雜可以打開石墨烯的帶隙，摻雜調(diào)控對(duì)于石墨烯基電子功能器件的構(gòu)筑至關(guān)重要。
　　自從用機(jī)械剝離法從石墨中分離出石墨烯以來，很多方法被應(yīng)用于合成石墨烯，例如液相剝離

2、法、化學(xué)氧化還原法、有機(jī)合成法、高溫?zé)峤?SiC外延生長法等，化學(xué)氣相沉積法在近年里更是被廣泛用于制備大面積、連續(xù)的、高質(zhì)量的石墨烯。但是，在石墨烯領(lǐng)域取得重大研究進(jìn)展的同時(shí)，我們?nèi)匀幻媾R著很多挑戰(zhàn)。例如化學(xué)氣相沉積法制備的石墨烯生長在銅、鎳等金屬催化劑表面，在實(shí)際應(yīng)用（特別是電子應(yīng)用）中需要轉(zhuǎn)移至其他基底（如介電材料基底）上。研究表明，因轉(zhuǎn)移過程會(huì)引起石墨烯的污染、破損，影響石墨烯的質(zhì)量，大大阻礙了石墨烯的實(shí)際應(yīng)用。
　　在絕緣

3、基底上生長出高質(zhì)量、大面積石墨烯是電子應(yīng)用的迫切需求，在這篇論文中我們介紹了一種利用多環(huán)芳烴(例如并五苯，Alq3，TPB和 F16CuPc)作為固體碳源，金屬Cu作為催化劑，無需轉(zhuǎn)移直接在絕緣基底上生長石墨烯的新方法。研究發(fā)現(xiàn)具有平面結(jié)構(gòu)的有機(jī)小分子更利于石墨烯薄膜的生長。隨后利用TPB分別探討了升溫速率、碳源厚度、生長溫度、生長時(shí)間和催化劑的厚度對(duì)生長石墨烯的質(zhì)量的影響。研究結(jié)果表明，優(yōu)化的最佳生長條件為5 nm的固體碳源，1000