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自2004年被发现以来,石墨烯已经迅速成为材料科学和凝聚态物理学的研究热点。独特的二维结构和优异的电学、光学、力学、热学特性,使石墨烯在理论研究、纳电子器件、储能、透明导电薄膜、传感器和复合材料等许多领域有着广泛的应用前景。材料的制备是系统研究其性能和应用的前提和基础,本论文主要研究石墨烯材料的化学气相沉积(CVD)方法生长及转移,获得的主要结果如下:
1.利用自行搭建的CVD设备在Ni薄膜和Cu箔村底上成功的制备出少层石墨烯薄膜。
2.研究了退火时间、表面处理和气体流量对石墨烯质量的影响。发现延长退火时间可以增大Ni薄膜的晶粒尺寸,增大薄层石墨烯的面积,但退火时间的延长会引起氢蚀起泡现象;对Cu箔衬底的表面处理可以提高石墨烯的结晶质量;改变气体流量可以提高Cu箔上生长的石墨烯的均匀性、单层性和有序性。最终在CH4:H2=200.0 sccm条件下,在表面处理过的Cu箔上获得了均匀性很好层数≤2的石墨烯薄膜。
3.利用自行设计的转移方法,将Ni薄膜和Cu箔衬底上生长的石墨烯成功的转移至Si02、普通玻璃、表面处理的玻璃和PET膜等不同的目标衬底上。
4.研究了转移过程中施压时间、加热温度和目标衬底的表面处理对石墨烯转移率的影响。发现采用延长施压时间、提高加热温度和对目标衬底进行表面处理等手段可以提高石墨烯的转移率。
5.在Ni薄膜上生长的石墨烯透光率高达90%以上,高于商业广泛使用的ITO透明电极。