氧化锌衬底上化学气相沉积法制备石墨烯研究

摘要

石墨烯作为一种完美的二维平面材料，从被发现到现在，不论是理论还是实验制备上都处于如火如荼的研究中，鉴于其具有稳定的力学性、优良的传导性、高效的透光性等优异性质在新一代电子器件上将会得到广泛的应用。为了在制备上进一步探索，本论文利用化学气相沉积法，选取苯为碳源，不同的氧化锌为衬底、不同温度、不同碳源流量的情况下生长了石墨烯。
　　在不同的温度下利用反应射频磁控溅射仪器在硅(111)基板上制备氧化锌薄膜。先确定制备结晶质量较好的氧化锌薄膜的基本参数：初始真空度为4.010-4pa、工作气压为3.0±0.1pa、氩气流量20sccm、氧气流量15sccm、溅射时间1h、溅射功率200w；并对基片温度分别取室温、150℃、300℃、450℃和600℃。对另一组在300℃、450℃和600℃制备的氧化锌薄膜进行相对应温度真空退火处理1小时。经过 XRD、SEM、AFM、四探针等表征手段表明，随着温度的升高，氧化锌结晶质量逐渐变好，在600℃时达到最佳，经过退火处理的氧化锌样品，晶格发生重组使得结晶质量变得更好。
　　利用化学气相沉积法，选择氧化锌作为生长石墨烯的基底，第一部分以基底为变量，分别选择在不同温度条件下生长的氧化锌作为基底，选择出最合适生长石墨烯的氧化锌样品。第二部分在第一组的基础上得到了最合适的氧化锌基底，再探索温度、碳源流量、生长时间等因素对生长石墨烯的影响。利用拉曼光谱仪、SEM、TEM等表征手段测试，得到了最适合生长石墨烯的条件为：基底为在600℃生长并且退火一小时的氧化锌、生长温度为800℃、碳源为苯、反应时间为15min、氩气流量为40sccm。得到的石墨烯为连续非晶棉絮状结构，在氧化锌的模板作用下表面布满褶皱，边缘较薄为少数层石墨烯，中间为多层。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2石墨烯概述及研究进展

1.3本文的选题意义及研究内容

第二章 实验原理及表征方法

2.1氧化锌的制备方法

2.2石墨烯的制备方法

2.3氧化锌和石墨烯的表征手段

第三章 氧化锌基底的制备及表征

3.1氧化锌概述

3.2选择氧化锌作为基底的意义

3.3磁控溅射制备氧化锌

3.4氧化锌薄膜的表征及性能分析

3.5本章小结

第四章 CVD法在氧化锌表面生长石墨烯

4.1实验器材及原料准备

4.2实验方案设计

4.3石墨烯生长条件探索

4.4石墨烯的转移

4.5石墨烯的测试与表征

4.6本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢