基底处理抑制成核生长大晶畴石墨烯的研究

2014-08-24 白晓航 兰州空间技术物理研究所

  电抛光及退火有效降低了铜箔表面的杂质及缺陷,将石墨烯成核密度降至约50 个/cm2,制备了毫米尺寸晶畴的石墨烯连续膜。石墨烯连续膜中大部分区域是单层的,但有约20%的双/多层区域。电性能的测量结果表明,通过增大石墨烯晶畴尺寸提高石墨烯连续膜的电性能是可行的。

文献综述

  石墨烯是碳原子以sp2杂化形式构成的单原子层二维材料,具有优异的载流子输运性质,被认为是未来碳电子学的基础材料。铜基底上化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法制备的石墨烯由于具有面积大、质量较高、层数可控等优点,获得了研究者的重视。目前铜基底CVD法制备的石墨烯是多晶膜,晶畴尺寸一般仅为数微米至数十微米,存在大量晶界缺陷。研究表明,晶界对载流子的散射是造成石墨烯电性能下降的主要原因。增大石墨烯晶畴尺寸是降低晶界散射提高石墨烯质量的重要途径。

  铜基低上CVD法纳米材料材料的种子发芽期间为界面层成核种子发芽,如此变高纳米材料材料晶畴寸尺的关键的是控制成核,缩减成核容重。纳米材料材料成核的决定环境的决定元素可分为多个部分,一要供气环境的决定元素;二要基低环境的决定元素。供气环境的决定元素分为现象有毒的气体(适用现象有毒的气体为二氧化氮和氮气)占比、汽压等。现在供气对纳米材料材料成核的决定调查的工作较多,控制纳米材料材料成核所大部分采用的的方式大部分为较高的氮气/二氧化氮占比。相比较供气环境的决定元素,基低对纳米材料材料成核决定的调查较少。纳米材料材料的成核和种子发芽期间再次的发生在基低界面层,基低现在离子液体二氧化氮裂解,加速纳米材料材料种子发芽外,很也许会决定纳米材料材料的成核。铜基低上CVD法纳米材料材料成核种子发芽期间一样于塑料膜成核种子发芽模型工具,按照塑料膜的成核种子发芽认识论,成核正常再次的发生在基低的沉淀物和一些一些缺陷等的位置。铜基低上CVD法种子发芽纳米材料材料也遵从界面层沉淀物一些一些缺陷成核认识论.

  因此,减少铜箔表面的杂质和缺陷是抑制石墨烯成核降低成核密度获得大尺寸晶畴石墨烯的关键。从缺陷与杂质成核理论的角度研究基底缺陷与杂质对石墨烯成核的影响,对铜基底抛光处理,并结合长时间退火的方法,研究降低铜箔杂质及缺陷密度,从而降低石墨烯的成核密度上的作用。在获得较低的石墨烯成核密度的基础上,制备毫米晶畴的石墨烯连续膜。

1、实验

1.1、石墨烯材料的制得

  采用纯度为99.9%、厚度为127 μm的铜箔,经过电化学抛光去除表面杂质和清洗之后,放入管式炉中,在Ar和H2的混合气体(Ar:H2=50:1)保护温度下降到1 070 ℃,保持温度1 h,关闭Ar,通入CH4和H2混合气体,比例为70:0.15,调节生长气压为2×103 Pa。石墨烯分离晶畴的生长时间为3 h,连续膜的生长时间为7 h。

1.2、石墨烯材料的传递   并选择有300 nm被氧化硅层的硅片(Si/SiO2)做绝缘电阻基低。改变工作的步凑:(1)在铜箔外表的纳米材料上甩涂上PMMA,80 ℃干燥;(2)倒入铜侵蚀液中3 h侵蚀掉铜箔,将纳米材料/PMMA膜倒入去化合物河中经常清理3次;(3)将纳米材料/PMMA 膜捞到Si/SiO2 片上在晾干;(4)将Si/SiO2/纳米材料/PMMA 片倒入管式炉中,抽重力作用后在H2守护下热处理加热至425 ℃维护30 min,外表的PMMA多效蒸发结束,降到制冷取出来。 1.3、电安全性能定性分析   用磁控溅射法在转出后的纳米材料接触面镀上探针(Ti/Cu:10 nm/30 nm),用248 nm分光光度计激光机器把纳米材料切为四方形,實驗中运用的合格品长宽高为7.6 mm×7.6 mm,最后用范德堡法衡量电性能方面。

2、结论

  使用而对待铜箔电cnc精密机械加工和固溶处置而对待纳米材料材料材料材料材料成核孔隙率印象的调查,电cnc精密机械加工和固溶处置减少了铜箔界面的不足,强烈的减少了纳米材料材料材料材料材料成核的孔隙率。在使用基低处置克制成核的知识基础上,得到了公厘晶畴的纳米材料材料材料材料材料连继透明膜。把纳米材料材料材料材料材料转换到SiO2界面发觉,界面相约20%为双/三层结构类型。对公厘晶畴的纳米材料材料材料材料材料连继透明膜和微晶纳米材料材料材料材料材料连继透明膜电功能测试测试成果体现了,扩大晶畴的办法上升纳米材料材料材料材料材料连继透明膜电功能是有效的。