圖形化金屬基底上的石墨烯CVD生長(zhǎng)研究.pdf

1、石墨烯因其優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械、光學(xué)等性能而引起廣泛關(guān)注，通常采用CVD工藝在過(guò)渡金屬（如銅、鎳等）基底上生長(zhǎng)大面積、高質(zhì)量的石墨烯薄膜，然后通過(guò)石墨烯轉(zhuǎn)移和石墨烯圖形化等工藝步驟，將石墨烯應(yīng)用于器件結(jié)構(gòu)中。但是，復(fù)雜的石墨烯轉(zhuǎn)移和石墨烯圖形化過(guò)程會(huì)對(duì)石墨烯的質(zhì)量產(chǎn)生一定的破壞，不利于石墨烯優(yōu)異性能的應(yīng)用。在預(yù)圖形化的催化基底上原位生長(zhǎng)石墨烯，可以避免后續(xù)的石墨烯轉(zhuǎn)移和圖形化過(guò)程，有效提高器件應(yīng)用中石墨烯的質(zhì)量，為石墨烯器件的實(shí)現(xiàn)提供

2、了一種有效地技術(shù)路徑。
　　本文主要研究利用CVD方法在銅、鎳薄膜及銅/鎳復(fù)合薄膜基底上圖形化生長(zhǎng)石墨烯。首先采用光刻、濺射、剝離工藝在SiO2/Si制備預(yù)圖形化的銅膜、鎳膜和銅/鎳復(fù)合薄膜基底，然后利用CVD方法在預(yù)圖形化的金屬薄膜基底上選擇性生長(zhǎng)石墨烯。本文預(yù)先通過(guò)改變CVD生長(zhǎng)參數(shù)（壓強(qiáng)、氣氛等）來(lái)探究不同生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)石墨烯質(zhì)量的影響，接著選擇合適的CVD生長(zhǎng)參數(shù)在圖形化的金屬薄膜基底上生長(zhǎng)高質(zhì)量的石墨烯。利用SEM、XRD、

3、拉曼光譜、AFM等分析測(cè)試手段對(duì)生長(zhǎng)的石墨烯及石墨烯生長(zhǎng)過(guò)程中的基底進(jìn)行表征。
　　通過(guò)對(duì)比在銅膜、鎳膜和銅/鎳復(fù)合薄膜基底上石墨烯的生長(zhǎng)差異，我們發(fā)現(xiàn)在相同的生長(zhǎng)參數(shù)下，銅/鎳復(fù)合薄膜基底的晶粒尺寸最大，表面最光滑，且在銅/鎳復(fù)合薄膜基底上生長(zhǎng)的石墨烯層數(shù)最少，缺陷最少。隨后我們對(duì)石墨烯在銅/鎳復(fù)合薄膜基底上的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了研究，我們認(rèn)為在銅/鎳復(fù)合薄膜基底中下層的鎳膜充當(dāng)了緩沖層，使上層銅膜質(zhì)量更高，有利于大面積、單層石墨烯的