石墨烯及其复合材料的制备与表征

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1、分类号：O484.110710-2015231026硕士学位论文石墨烯及其复合材料的制备与表征孙斌导师姓名职称段理教授申请学位类别硕士学科专业名称材料工程提交论文日期2018年5月4日论文答辩日期2018年6月6日学位授予单位长安大学PreparationandCharacterizationofGrapheneandCompositeMaterialsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SunBinSupervisor：Prof.DuanLiChang’anUniversity,X

2、i’an,China摘要石墨烯（graphene）是一种具有单原子层的二维晶体材料，是碳原子通过sp2杂化紧密堆积而成的，具有蜂窝状结构的特殊材料。这样的特殊结构让石墨烯表现出各式各样新颖的特性，这些优异的性能使石墨烯成为最有希望取代硅延续摩尔定律和制备纳电子器件的材料之一。目前，使用化学气相沉积法制备合成大面积、高质量的石墨烯及其性能优化的相关研究仍然是石墨烯材料制备的研究热点，本论文采用甲烷作为气态碳源，通过化学气相沉积法制备出高质量的石墨烯，并研究了石墨烯的相关转移技术，本文研究的主要内容有以下几点：（一）本文通过研究铜箔的粗糙程度

3、、生长压强的分压比来探究石墨烯生长的最优条件，发现粗糙程度越小生长的石墨烯质量越高，分压比例越接近7:1，石墨烯的拉曼2D峰越尖锐，石墨烯的缺陷越少。并且发现，通过铜箔的不同折叠放置方法，炉内气流影响生长出来的石墨烯质量。（二）本文探究了湿法刻蚀铜箔法、鼓泡法、热释放胶带法等转移方法对石墨烯转移质量的影响，研究发现，鼓泡法转移出来的石墨烯铜残留少，但易发生破损等现象，湿法刻蚀法转移出来的石墨烯有较多的铜和PMMA残留，并通过改良湿法刻蚀技术，最终转移出了高质量的石墨烯薄膜。（三）本文在（一）和（二）的研究基础上，采用甲烷制备高质量石墨烯、

4、以及使用湿法刻蚀技术研究的基础上，利用器件的制备技术，将石墨烯与半导体氧化锌纳米薄膜材料制备成为肖特基结构，并且对这个结构进行一定的分析与研究。关键词：石墨烯CVD法石墨烯转移肖特基结IAbstractThegrapheneisatwo-dimensionalcrystalmaterialwithasingleatomiclayer,itisaspecialmaterialwithahoneycombstructureformedbycloselystackingcarbonatomsthroughthehybridizedcarbona

5、toms.Highqualitygraphenewaspreparedbydeposition,andtherelatedtransfertechnologyofgraphenewasstudied.Themaincontentsofthispaperareasfollows.Inthispaper,theoptimumconditionsforgraphenegrowtharestudiedbystudyingtheroughnessofcopperfoilandthepartialpressureratioofgrowthpressu

6、re.Itisfoundthatthesmallertheroughdegreeis,thehigherthequalityofgrapheneis,thecloserthepartialpressureratioisto7:1,thesharpertheRaman2Dpeakofgrapheneis.Thefewergraphenedefects.Itisalsofoundthatthegasflowinthefurnaceaffectsthequalityofgraphenegrownbydifferentfoldingandplac

7、ingmethodsofcopperfoil.Inthispaper,theeffectsofwetetchingcopperfoilmethod,bubblingmethodandheatreleasetapemethodonthetransferqualityofgrapheneareinvestigated.Itisfoundthatthecopperresidueofgraphenetransferredbybubblingmethodisless,butitiseasytobedamaged.Thegraphenetransfe

8、rredbywetetchinghasmorecopperandPMMAresidues,andthehighqualitygraphenefilmisfinallytransferredth