基于CVD法制備單層石墨烯工藝參數(shù)的優(yōu)化.pdf

1、石墨烯(Graphene)擁有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，使其具備優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，在微納器件和超材料領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。材料性能直接關(guān)系到材料的應(yīng)用，發(fā)揮石墨烯的優(yōu)異性能，關(guān)鍵在于如何制備擁有性能優(yōu)良的單層石墨烯。本文基于化學(xué)氣相沉積法（CVD）開(kāi)展課題研究工作，探究了石墨烯的生長(zhǎng)過(guò)程中，各關(guān)鍵生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)石墨烯質(zhì)量的影響，測(cè)試了石墨烯的透光率和導(dǎo)電性能；并將生長(zhǎng)的石墨烯通過(guò)圖案化處理制備出簡(jiǎn)單的電容器構(gòu)型，探索了石墨烯在功能器件方面應(yīng)用可

2、行性。
　　本文首先研究了以銅箔為基底的單層石墨烯制備工藝，探究了反應(yīng)溫度，碳源濃度，反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)對(duì)石墨烯生長(zhǎng)的影響；優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)，制備出了表面均一的單層石墨烯薄膜，通過(guò)測(cè)試，所得石墨烯具有較高的透光率（92.7％-95.3%）和較低的方阻（152.2-326.3Ω/sq），保證了石墨烯的在透光和導(dǎo)電方面的綜合性能。研究了低壓條件下，以甲烷為碳源，石墨烯在銅箔上的生長(zhǎng)規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著溫度的增加，石墨烯的表面質(zhì)量也隨之變高，但

3、是高于1000℃的時(shí)候，效果趨于穩(wěn)定；當(dāng)甲烷濃度大于35sccm時(shí)，石墨烯成膜，但是出現(xiàn)多層區(qū)域，隨著石墨烯濃度的降低，薄膜的質(zhì)量和均勻性也隨之提高，然而當(dāng)濃度達(dá)到5sccm時(shí)，石墨烯并未成膜；在2min-30min內(nèi)，隨著生長(zhǎng)時(shí)間的增加，石墨烯表面均一性隨之提高。根據(jù)以上結(jié)論，得出試用于我們?cè)O(shè)備的優(yōu)化參數(shù)為：生長(zhǎng)溫度1000℃，甲烷流量35sccm，氫氣流量10sccm。此外，基于光刻技術(shù)圖案化制備了石墨烯平面電容器結(jié)構(gòu)，從而為石墨烯