化学气相沉积法制备石墨烯及其光电性能研究.pdf

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1、学位授予单位及代码：垂墨堡工盔堂!!Q!竖2学科专业名称及代码：攫星盔拉墼!QZQ!堕2研究方向：塑鲞墅舷扭魁申请学位级别：熊主导师：奎金兰割童益研究生：墼堂煎论文起止时叫：垫!Q：!!=兰Q!!：12栅长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《化学气相沉积法制备石墨烯及其光电性能研究》是本人在指导教师的指导下．独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外．本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体．均已在文中以明确

2、方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名乙It年h∞日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”。同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和cNⅪ系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被壹阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名导师签名扭杰扭缝兰

3、年上月堕H)业年二二月兰日摘要化学气相沉积法是制备大面积高质量石墨烯的重要途径。但是．在多晶金属材料上实现层数可控的石墨烯生长仍然是一个挑战。针对这一问题，本论文丌展了以下研究；(1)利用化学气相沉积方法，在晶圆尺寸的镍膜表面合成了石墨烯薄膜材料。通过对反应气氛、镍膜厚度及生长时间的调控，实现了对石墨烯薄膜层数及均匀性的调节。将这种制备方法拓展到铜箔．铜镍合金、镶箔和泡沫镍等其他衬底上，同样得到了高质量的石墨烯薄膜材料。(2)通过将镍膜上生长的石墨烯做成霍尔器件和场效应器件．研究了所制各韵石墨烯薄膜的电学性质

4、。结果表明，以化学气相沉积法在镍膜表面合成的石墨烯薄膜的室温迁移率高达2900Cm2v1s．I，其层问扭曲的少层石墨烯薄膜具有优异的透明导电性能，它在透光率为92％时的方块电阻可低至100n／o。关键词：石墨烯层数可控方块电阻透明导电(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学气相沉积法制备及迁移⋯21化学气相沉积法石墨烯(CVDGJ的制备流程22石墨烯的迁移⋯1726第三章CVDG的形貌结构及光学性质研究⋯⋯3031CVDG的}

7、}貌结构表征．．3032各种衬底上生长石墨烯的性质研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36第四章cvDG电学器件的制作及电学性能研究⋯4341石墨烯基霍尔器件的制作42石墨烯电学性能研究⋯⋯⋯46结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯致谢⋯⋯⋯⋯⋯参考文献．．．．．⋯．⋯．．．⋯．．．，．．50⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55第一章绪论1．T引言石墨烯⋯是由s，碳原子结构组成的二维六方蜂窝式平面单层碳原子层，它是组成所有其他纬度碳材料的基础(图1．1)。它可以包裹起来成为零维(0D)的富勒烯，可以卷起来成为1D的碳纳米管，也可以堆叠起来成为3D的石墨。石墨烯的理论研究可以追溯到二十世纪40年代124]．且已被广泛的应用于各种碳摹材料性质的分析与解释。四十年后。研究发现石墨烯也可以提供一个优异的(2+1)维量子电动力学的凝聚态模拟”4J，这使得石

9、墨烯的理论模型趋于成熟。众所周知，石墨烯是3D石墨材料的一部分．但科学家却推测其不能咀单独的自由状态存在，这是由于热力学涨落使得石墨烯不能像盘刚石、富勒烯、碳纳米管那样形成稳定的结构。因此，石墨烯被认为是一种“理论研究”材料。然而．在2004年AK．Ge．蚰和KS．Novose

10、ov用胶带手撕石墨，将其层层剥离．最终得到了石墨烯的稳定结构【¨1．特别是后续实验中证实其载流子确实为零质量的狄拉克费米子