化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯及其光電性能研究.pdf

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1、學(xué)位授予單位及代碼：垂墨堡工盔堂!!Q!豎2學(xué)科專業(yè)名稱及代碼：攫星盔拉墼!QZQ!墮2研究方向：塑鲞墅舷扭魁申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：熊主導(dǎo)師：奎金蘭割童益研究生：墼堂煎論文起止時(shí)叫：墊!Q：!!=蘭Q!!：12柵長(zhǎng)春理工大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的碩士學(xué)位論文，《化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯及其光電性能研究》是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下．獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外．本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體．均已在文中以明確

2、方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名乙It年h∞日長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解“長(zhǎng)春理工大學(xué)碩士、博士學(xué)位論文版權(quán)使用規(guī)定”。同意長(zhǎng)春理工大學(xué)保留并向中國(guó)科學(xué)信息研究所、中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)和cNⅪ系列數(shù)據(jù)庫(kù)及其它國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被壹閱和借閱。本人授權(quán)長(zhǎng)春理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，也可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。作者簽名導(dǎo)師簽名扭杰扭縫蘭

3、年上月墮H)業(yè)年二二月蘭日摘要化學(xué)氣相沉積法是制備大面積高質(zhì)量石墨烯的重要途徑。但是．在多晶金屬材料上實(shí)現(xiàn)層數(shù)可控的石墨烯生長(zhǎng)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。針對(duì)這一問(wèn)題，本論文丌展了以下研究；(1)利用化學(xué)氣相沉積方法，在晶圓尺寸的鎳膜表面合成了石墨烯薄膜材料。通過(guò)對(duì)反應(yīng)氣氛、鎳膜厚度及生長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯薄膜層數(shù)及均勻性的調(diào)節(jié)。將這種制備方法拓展到銅箔．銅鎳合金、鑲箔和泡沫鎳等其他襯底上，同樣得到了高質(zhì)量的石墨烯薄膜材料。(2)通過(guò)將鎳膜上生長(zhǎng)的石墨烯做成霍爾器件和場(chǎng)效應(yīng)器件．研究了所制各韻石墨烯薄膜的電學(xué)性質(zhì)

4、。結(jié)果表明，以化學(xué)氣相沉積法在鎳膜表面合成的石墨烯薄膜的室溫遷移率高達(dá)2900Cm2v1s．I，其層問(wèn)扭曲的少層石墨烯薄膜具有優(yōu)異的透明導(dǎo)電性能，它在透光率為92％時(shí)的方塊電阻可低至100n／o。關(guān)鍵詞：石墨烯層數(shù)可控方塊電阻透明導(dǎo)電(2)TheelectricalpropertiesofthegraphenefilmsfabricatedonthenickelfilmswerestudiedthroughhallandFETdevicesTheresultsshowsthatthehigllestroom-

5、temperaturemobilityorstheyntheslzedgraphemefilmis～2．900cm2V‘1一Itisalsodemonstratedthatthetwistedfew-layergraphemefilmspossessexcellenttransparentconductiveperformance．Thelowestsheetresistanceis～100npersquareat～92％transmittanceKeywords：graphenelayercontrolsh

6、eetresistancetransparentconductor第二耄石墨烯薄膜化學(xué)氣相沉積法制備及遷移?21化學(xué)氣相沉積法石墨烯(CVDGJ的制備流程22石墨烯的遷移?1726第三章CVDG的形貌結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)研究??3031CVDG的}

7、}貌結(jié)構(gòu)表征．．3032各種襯底上生長(zhǎng)石墨烯的性質(zhì)研究?????????36第四章cvDG電學(xué)器件的制作及電學(xué)性能研究?4341石墨烯基霍爾器件的制作42石墨烯電學(xué)性能研究???46結(jié)論??????致謝?????參考文獻(xiàn)．．．．．?．?．．．?．．．，．．50?????

8、?????????????51科研成果???????????????????????55第一章緒論1．T引言石墨烯?是由s，碳原子結(jié)構(gòu)組成的二維六方蜂窩式平面單層碳原子層，它是組成所有其他緯度碳材料的基礎(chǔ)(圖1．1)。它可以包裹起來(lái)成為零維(0D)的富勒烯，可以卷起來(lái)成為1D的碳納米管，也可以堆疊起來(lái)成為3D的石墨。石墨烯的理論研究可以追溯到二十世紀(jì)40年代124]．且已被廣泛的應(yīng)用于各種碳摹材料性質(zhì)的分析與解釋。四十年后。研究發(fā)現(xiàn)石墨烯也可以提供一個(gè)優(yōu)異的(2+1)維量子電動(dòng)力學(xué)的凝聚態(tài)模擬”4J，這使得石

9、墨烯的理論模型趨于成熟。眾所周知，石墨烯是3D石墨材料的一部分．但科學(xué)家卻推測(cè)其不能咀單獨(dú)的自由狀態(tài)存在，這是由于熱力學(xué)漲落使得石墨烯不能像盤(pán)剛石、富勒烯、碳納米管那樣形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。因此，石墨烯被認(rèn)為是一種“理論研究”材料。然而．在2004年AK．Ge．蚰和KS．Novose

10、ov用膠帶手撕石墨，將其層層剝離．最終得到了石墨烯的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)【¨1．特別是后續(xù)實(shí)驗(yàn)中證實(shí)其載流子確實(shí)為零質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米子