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1、石墨烯的CVD法制備 1.背景知識 2.閱讀文獻 3.總結1.背景知識CVDchemical vapordeposition）：利用甲烷等含碳化合物作為碳源，高溫分解，在基體表面生長成石墨烯。滲碳析碳機制生長機理 表面生長機制 滲碳析碳機制：滲碳析碳機制：對于對于Ni等具有較高溶等具有較高溶C量的金屬基體，量的金屬基體，碳源裂解產生的碳原子在高溫時滲入，溫度碳源裂解產生的碳原子在高溫時滲入，溫度降低時，從基體中析出成核，長大成石墨烯。降低時，從基體中析出成核，長大成石墨烯。表面生長機制：表面生長機制：對于銅等具有較低的溶對于銅等具有較低的溶C量的金屬基量的金屬基體，高溫下，氣態碳源裂解生成碳原
2、子吸附體，高溫下，氣態碳源裂解生成碳原子吸附于表面，生長成石墨烯島，再二維長大合并于表面，生長成石墨烯島，再二維長大合并得到石墨烯。得到石墨烯。C源：主要為烴類，如甲烷，乙烯，乙炔），選擇碳源主要考慮：分解溫度，分解速度，分解產物三方面因素。生長基體：主要包含金屬箔，選擇依據為：金屬的熔點，溶C量，是否有穩定的金屬碳化物，另外金屬晶體類型及晶體取向也會影響石墨烯的生長。常壓 生長條件:氣壓 低壓（105-10-3Pa）超低壓（800oC溫度 中溫 600-800oC 低溫 600oC 2.閱讀文獻閱讀文獻實驗條件：常壓，高溫?；w：銅，實驗條件：常壓，高溫?；w：銅，20um，C源：固態有機源
3、：固態有機廢物。廢物。預處理：（預處理：（Cu基板）基板）1.電化學拋光，酸清洗。電化學拋光，酸清洗。目的：使生長基板平整，趨于各向同性，干凈，目的：使生長基板平整，趨于各向同性，干凈，降低粗糙度。降低粗糙度。2.High-Pressure Annealed。目的：減少目的：減少Cu基板上的晶格缺陷基板上的晶格缺陷 （sharp wrinkles,step edges,defects）基板上的污點，缺陷都可能成為碳原子的形核據基板上的污點，缺陷都可能成為碳原子的形核據點點Low nucleation density is critical for continuous growth of la
4、rger graphene crystals.生長速度和邊緣之間的作用可以影響其形貌。當碳源供給量大時將由六邊形過渡到圓形的生長狀態。繼續增加供應量時，會產生多層石墨烯片層。b 石墨烯晶體間的晶界：一般由兩部分組成：不定期的六邊形和五邊形組(aperiodic heptagon-pentagon pairs)和邊界重疊部分。（overlapped bilayer regions）若干個增大石墨烯尺寸的有效方法：若干個增大石墨烯尺寸的有效方法：1.Electrochemical-Polished and High-Pressure Annealed Cu Foils 過程：1.電化學拋光，2.2
5、atmH27小時CVD控壓系統2.Single CrystalsMade on the Inside of Enclosure-like Cu Structures 3.在再結晶Resolidified的銅基板上生長石墨烯 1.初次嘗試：將溫度加熱到銅的熔點以上，在液態的銅基板上生長，但尺寸最大只有200um。2.修正：先將銅基板熔化melting），再結晶Resolidified），在這樣基板上，石墨烯的尺寸可達到1mm。RMS：方均根4.在Oxygen-Rich Cu 基板上生長 在非還原氣體Ar中退火。保留其催化較弱catalytically inactive的氧化亞銅Cu2O層。實驗表明氧化亞銅層有效的控制了石墨烯在基板上的形核數量(4 nuclei/cm2.)48小時的生長后，獲得5mm的石墨烯單晶。3.總結 為了得到更大尺寸的石墨烯，所做的工作應該達到這樣的一個目的：減少石墨烯形核的據點密度，提供的碳源和速度適當，以促進單片石墨烯的快速生長。
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