石墨烯薄膜的化学气相法制备及光、电特性研究

利用化学气相沉积方法制备了石墨烯薄膜,并研究了其光电特性。以乙醇做反应原料、氩气作为携载气体,在873 K、973 K、1 073 K的温度下合成石墨烯薄膜。应用光学显微镜观察,发现在1 073 K时能够制备大面积均匀、平整光滑的石墨烯薄膜。纳曼光谱分析结果表明:制备的石墨烯薄膜出现2 650 cm-1的石墨烯的特征峰-D强峰,同时该峰强度随温度的升高而迅速增强,说明低温不能使沉积的碳原子有效的石墨化为石墨烯,而较高的温度有助于乙醇分解并石墨化为石墨烯薄膜。在1 073 K时沉积的石墨烯薄膜具有良好的光、电特性,其电子迁移率可以达到104 cm2.(V.s)-1,光透射率达97%,因此,可用于制备石墨烯晶体管、太阳能电池等光电子器件。     

石墨烯薄膜的生长及结构表征研究

在常压条件下,以铜箔为基底、CH4为碳源,通过化学气相沉积法(CVD)生长出了石墨烯薄膜。利用拉曼光谱、扫描电子显微镜、四探针电导率仪表征分析了产物。结果表明:生长温度为1 000℃,H2流量为60mL/min,CH4流量为2.5mL/min,Ar流量为80mL/min时,在基底表面生长出了连续分布的石墨烯薄膜,且大部分区域为单层,同时结晶程度高缺陷小;转移后的石墨烯薄膜面积大、透光性良好,兼具有良好的导电性,其薄层电阻为1 822Ω。     

基于化学气相沉积法铜基大面积单晶双层石墨烯薄膜的快速生长

通过分段控制甲烷与氢气的流量比以及增加氧气的供应,使用低压化学气相沉积设备(LPCVD)、在40 min的生长时间内、在铜箔上生长出连续的高质量的单晶石墨烯薄膜.研究表明,双氧钝化的使用和调整甲烷与氢气的流量比可以达到石墨烯的最佳成核和生长速率,使得石墨烯可以在短时间内生长为连续的单晶薄膜;石墨烯基场效应晶体管(FET...     

三维石墨烯/铜基复合材料的制备及耐腐蚀性能研究

在实际应用中,铜基复合材料经常存在腐蚀失效的现象,而石墨烯以其独特的结构显示出卓越的耐腐蚀性能。为了改善铜基复合材料的耐腐蚀性能,设计并烧结制备了三维石墨烯/铜基复合材料。研究表明,在三维石墨烯/铜基复合材料中,石墨烯形成三维互联互通结构,充分发挥了对铜基体的保护作用。与孔隙铜相比,在质量分数为3.5% NaCl溶液中,三维石墨烯/铜基复合材料的腐蚀速率降低了约50%。石墨烯在金属防腐蚀领域将得到更加广阔的应用。通过研究三维石墨烯/铜基复合材料在FeCl₃溶液中的腐蚀行为,进一步揭示了三维石墨烯的耐腐蚀机理。     

含有碳链通道的石墨烯纳米带电子特性的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论结合非平衡格林函数的计算方法,研究了含有多碳链通道的石墨烯纳米带的原子结构、电子能带结构与电子输运特性.结果表明,移除大量原子后含有双碳原子链的纳米带的能隙显著增大,这说明电子从占据态到未占据态的跃迁将更加困难;并且最高占据子能带与最低未占据子能带几乎与费米能级平行,说明边缘态几乎完全消失.电子输运特性的计算结果与电子能带结果是自洽的,碳链的引入导致纳米带电导隙的增大和费米能级位置电导的湮没.这说明通过电子束轰击的方式裁剪纳米带的原子结构来制备集成度更高、尺度更小的一维半导体纳米器件是可行的.     

石墨烯的制备研究进展

石墨烯是一种二维六边形结构的碳质新材料,因为其优异性能而成为近几年的研究热点.主要介绍了两种石墨烯的常用制备方法:微机械剥离法和化学方法,同时分析了各种方法的优缺点,并对未来的制备方法作了展望.     

非气态原料制备垂直石墨烯

垂直石墨烯是由石墨烯片垂直于基底生长而形成的一种新型3维碳材料结构,由于其独特的生长取向,可以有效减轻石墨烯层与层之间的堆叠,使石墨烯充分发挥其优异的特性.等离子体增强化学气相沉积技术作为合成垂直石墨烯的主要手段常需引入化工合成气为碳源,原料灵活性低.该文综述了非气态碳源用于垂直石墨烯的制备,介绍了所合成的垂直石墨烯在多种领域中的应用,并讨论了其生长机理.     

石墨烯上吸附金原子团的电子结构性能研究

金属原子吸附于石墨烯上可以改善石墨烯的物理性能.本文采用第一性原理研究石墨烯上吸附不同数目,不同结构的金原子团.研究发现,比起单原子吸附,石墨烯表面更容易吸附多个金原子.线性型吸附结构的原子间相互作用大,吸附能比其他结构有所增加,电荷转移量大,体系更稳定.体系的磁性大小也与吸附结构相关,直线型吸附结构无磁性,且吸附结构越不对称,净磁矩越大.研究表明,吸附不同结构的Au原子团,可以改变石墨烯本身的能带结构,使其具有金属性或者半导体性的电子性能,具有广泛的应用领域.     

PAN@石墨烯核-壳纳米纤维的制备及其超级电容特性研究

以静电纺丝法制备的聚丙烯腈(PAN)基碳纳米纤维为原料,铜箔为催化剂,采用化学气相沉积法合成了PAN@石墨烯核-壳纳米纤维.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和电化学测试对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行观察和分析.结果表明:化学气相沉积法能有效地制备PAN@石墨烯核-壳纳米纤维,...     

化学气相沉积法在金属衬底上制备石墨烯及其H2刻蚀的研究进展

自2004年首次亮相以来,石墨烯由于其优异的电学、光学、机械和化学性能引起了科学界极大的兴趣.目前,化学气相沉积(CVD)法是制备石墨烯的重要并且最有效的方法之一,利用CVD法制备的石墨烯在不同领域有着广泛的应用.本文分析了石墨烯在金属Ni和Cu衬底上的生长机理,介绍了在Cu衬底上利用CVD法制备石墨烯的研究进展,同时,阐述了石墨烯的H2刻蚀现象及相关应用.研究石墨烯的H2刻蚀,能够进一步理解石墨烯的生长机理,更好的促进石墨烯在微电子等领域的发展.     

自持金刚石厚膜上沉积N掺杂ZnO薄膜的生长及电学特性

采用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)两步生长法在自持化学气相沉积(CVD)金刚石厚膜的成核面上制备ZnO薄膜, 并研究了薄膜的生长特性和电学特性. 结果表明, 在基片温度为600 ℃时沉积得到的ZnO薄膜表面均匀, 取向较一致, 为c轴取向生长. 其载流子迁移率为3.79 cm²/(V·s).      

Progress of graphene growth on copper by chemical vapor deposition: Growth behavior and controlled synthesis

Recently,chemical vapor deposition (CVD) on copper has been becoming a main method for preparing large-area and highquality monolayer graphene.In this paper,we first briefly introduce the preliminary understanding of the microstructure and growth behavior of graphene on copper,and then focus on the recent progress on the quality improvement,number of layers control and transfer-free growth of graphene.In the end,we attempt to analyze the possible development of CVD growth of graphene in future,including the controlled growth of large-size single-crystal graphene and bilayer graphene with different stacking orders.     

射频等离子体功率参数对硅基发光薄膜生长与结构的影响

采用射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以SiH4和Ar的混合气体为源气体,在石英玻璃衬底上制备了硅基发光薄膜.利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对薄膜的形貌、结构和性能进行了表征,并利用发射光谱(OES)对薄膜等离子体生长过程进行了分析.研究结果表明,随着射频功率的增加,等离子体发射光谱中Hβ谱线强度激增,薄膜的红外光谱中Si—O键在1095cm-1处振动吸收峰强度减小,Si—Si键在613cm-1处特征吸收峰强度增加,说明射频功率增加加剧了硅烷的裂解与氧化硅的还原,提高了薄膜结晶度和纳米晶粒的融合度,并降低了沉积薄膜的表面粗糙度.     

气相法生长金刚石薄膜过程和热解CVD实验

本文简述了气相法生长金刚石薄膜的基本过程,论述了反应气体系统及碳源浓度、激活源、基片温度和预处理等参数对金刚石结构和性能的重要影响.     

并 五 苯 晶 体 薄 膜 的 生 长

用物理气相沉积法在水平系统中生长有机半导体并五苯晶体薄膜. 用10～30 mg的源生长出20～30 mm²大小的适合特性测量和器件 制备的晶体薄膜. 利用TEM， SEM和X光透射电镜等仪器对并五苯晶体薄膜进行了测试分析.     

Al_2O_3担载Fe化学气相沉积法合成石墨烯

Al2O3担载Fe作催化剂化学气相沉积法400℃下催化裂解乙炔进行反应,反应气氛分别为氢气和氩气,产物通过60℃下36%的浓盐酸中回流进行提纯.样品通过扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜进行了表征.结果表明:当反应气氛为氢气时可以一次性制备均匀性很好的薄膜,其厚度约为3～15nm,层数约8～20层,薄膜之间相互交连在一起,表面有很多褶皱,为典型的石墨烯纳米片的结构;当反应气氛为氩气时,石墨烯纳米片则变成了副产物.     

金刚石膜制备工艺对其应力-应变特性的影响

研究了在直流热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积制备金刚石厚膜的工艺过程中, 放电电流和甲烷浓度对金刚石膜应力-应变特性的影响规律. 