导　　师： 彭继华

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 目前石墨烯在传感器、光、电、热等领域的应用取得了一定进展,但要提高其使用性能,还需要制备出缺陷密度更小、均匀度更好的高质量石墨烯。本文利用化学气相沉积法在铜箔表面制备石墨烯,通过对铜箔表面进行预处理,引入不同碳势（甲基分压,P（CH3））以及探究氢杂质在石墨烯中的存在方式等方法,并利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、紫外-可见分光光度计、四探针方阻测试仪、红外光谱分析仪以及高分辨透射电镜等检测手段对石墨烯的生长行为及质量进行研究,得到以下结论:（1）铜箔在经过长时间的高温退火后,只要晶粒重新再结晶生长达到一定（1 mm）的临界尺寸,表面晶面转向Cu（111）。Cu（111）晶向所占比例随着退火时间的增长温度的升高不断提高,同时伴随晶界宽化,但要在该实验条件下实现100%占比则较为困难。（2）制备石墨烯的碳势（甲基分压,P（CH3））范围在8.81-3.13 Pa之间,该碳势范围下均能生长出石墨烯,其中8.81-4.78 Pa的碳势范围内生长的石墨烯层数相对较多;碳势在4.32 Pa附近生长出无缺陷、高透光度的单层石墨烯;碳势范围在3.97-3.13 Pa之间生长的石墨烯不能完全覆盖铜箔表面。碳势大于8.81 Pa制备出的是非晶碳膜,碳势等于或小于1.87 Pa无法获得石墨烯,该碳势可视为石墨烯生长的一个临界点。（3）在碳势（甲基分压,P（CH3））为4.32 Pa下制备出了单层石墨烯,其透光度大于96%;相比于单层石墨烯,少层石墨烯的导电性能更好,最优制备出了方阻值为639Ω·□-1的少层石墨烯;4.78 Pa碳势下制备的石墨烯样品层数大约3-4层,透光度达到90%以上,方块电阻也较小为762Ω·□-1,同时具备较好透光度与导电性能。（4）实验制备的石墨烯中有C-Hn键的存在,随着制备石墨烯条件中氢气浓度的降低,C-Hn键含量不断提高,因为氢气浓度的降低导致烃基化合物催化作用减小,未能完全转化为碳原子的烃基化合物含量增加。（5）从透射电镜图中发现,确实存在着链状或环状的物质与石墨烯片层相连或悬挂于石墨烯片层上,这些物质极有可能就是烃基化合物,这些烃基化合物的存在使得石墨烯的红外光谱中出现了C-Hn键的特征吸收峰。更多还原

关 键 词： [2069830]石墨烯 [5478302]化学气相沉积法 铜箔预处理 [2515928]碳势 氢杂质

分 类 号： [TQ127.11]

领　　域： []