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1、真空與低溫第20卷第4期224Vacuum&Cryogenics2014年8月MPCVD法在鎳基底上低溫沉積石墨烯的研究柳國松，汪建華，熊禮威(1．武漢工程大學(xué)等離子體化學(xué)與新材料重點實驗室，湖北武漢430073；2．中國科學(xué)院等離子體物理研究所，安徽合肥230031)摘要：石墨烯是具有優(yōu)異性能的二維碳材料。采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積法(MPCVD)，以甲烷和氫氣為氣源，在鎳基底上生長石墨烯薄膜，沉積溫度在650oC附近。對制備石墨烯薄膜用金相顯微鏡、原子力顯微鏡觀察其覆蓋率和表面形貌，用拉曼光譜儀對沉積薄膜的層數(shù)、質(zhì)量和非晶碳含量進(jìn)行表征。研究結(jié)果表
2、明氫等離子體對表面碳鍵有明顯刻蝕，產(chǎn)生空隙和晶界缺陷；甲烷含量的升高提高了膜層的覆蓋率，也促進(jìn)非晶碳的生成；氣壓較低時膜層覆蓋率較低，較高時膜層厚度明顯增加。關(guān)鍵詞：MPCVD；石墨烯；鎳基中圖分類號：0484；TQ165文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1006—7086(2014)04—0224—06DOI：1O．3969~．issn．1006—7086．2014．04．007LoWTEMPERATUREDEPoSITIoNGRAPHENEoNNICKELSUBSTRATEUSINGMPCVDLIUGuo—song’，WANGJian-hua，XIONGLi-
3、wei2(1．KeyLaboratoryofPlasmaChemistryandAdvancedMaterials，WuhanInstituteofTechnology，WuhanHuibei430073，China；2．InstituteofPlasmaPhysics，ChineseAcademyofSciences，HefeiAnhui230031，China)Abstract：Grapheneisatwo—dimensionalcarbonmaterialwithexcellentproperties．Takingmethaneandhydroge
4、nasgassources，thegrowthofgraphenefilmsisimplementedonanickelsubstratebyMPCVD．Thefractionofcoverageandsurfacemorphologyofthepreparedgraphenefilmsareobservedbymetallographicandatomicforcemicroscopy(AFM)，thelayernumbers，qualityandamorphouscarboncontentareanalyzedbyRamanspectroscopy．
5、Theresultsshowthattheventilationofhydrogenhasasignificantetchingeffectonthecarbon—carbonbond，causingvoidsandgrainboundaryde—fects；theincreaseofmethanecontentcanimprovethecoveragerateofthefilm，whichalsopromotesthegenerationofamorphouscarbon；thecoveragerateislowwhentheatmosphereisr
6、elativelylower，anditincreasedsignificantlywhentheatmosphereishigher．Keywords：MPCVD；graphene；nickelsubstrate0引言異的材料性能，如單原子層石墨烯材料理論比表面積可達(dá)2630m／。；懸浮石墨烯的遷移率高達(dá)自2004年，英國曼徹施特大學(xué)K．Novoselov等?用機(jī)械剝離法制備出穩(wěn)定的石墨烯以來，引發(fā)了研200000cm／(v·s)，是si中電子遷移率的100倍151；楊究者對石墨烯廣泛關(guān)注，同時也為研究開辟了新思氏模量約為1．0TPa；熱傳導(dǎo)率約為50
7、00w／(m·k)，路。石墨烯可以包覆成零維的富勒烯，也可以卷曲是金剛石的3倍；且透光率達(dá)到97．7％-。同時，由成一維的碳納米管或堆垛成三維的石墨·。由于石于其獨特的二維結(jié)構(gòu)，會表現(xiàn)出類似光子的行為，墨烯是由sp雜化的碳原子按正六邊形緊密排列成這也為量子力學(xué)現(xiàn)象提供理想的平臺”。。盡管石蜂窩狀晶格的單層二維平面結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出許多優(yōu)墨烯是由一層單原子構(gòu)成，但是卻是同等條件下比收稿日期：2014—05—23基金項目：國家自然科學(xué)基金項目：11l75137／A050610作者簡介：柳國松(1990一)，男，重慶涪陵人，碩士研究生，研究方向：微波等離子體化學(xué)氣相
8、沉積法制備石墨烯的的研究。E-mail：lery110@126．corn柳國松等
