采用高分辨透射电子显微镜对类石墨烯单层厚度测量的研究

摘要

类石墨烯是由单层或几层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的碳质新材料.从理论上讲类石墨烯结构稳定,可以将类石墨烯单层层厚作为纳米级高度标准.将类石墨烯薄膜制成可以通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察的横截面样,在室温20°C,变换放大倍数,通过高分辨透射电子显微镜自带的测量软件得到的单次测量值为0.411nm.同时可以看到截面样的类石墨烯形貌较清晰,其剖面结构并不是理想的笔直直线.通过局部剪切图和增大间隙图,提取类石墨烯单层的边缘数据.通过直方图法获得其单层厚度的测量值,厚度均值为0.390nm,厚度重复性测量不确定度为0.042nm.在置信水平为95％的条件下,计算得到类石墨烯的单层厚度为0.390±0.083nm.相对石墨烯厚度的公称值,类石墨烯的单层厚度偏大.分析认为类石墨烯层与层之间紧密连接度不够,造成单层厚度与石墨烯厚度存在差异.