基于图形化衬底的石墨烯定点制备及应用研究

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1、劣参未交万方数据硕士学位论文基于图形化衬底的石墨烯定点制备及应用研究SynthesisandApplicationofGrapheneonPatternedSubstrate作者：张寒导师：吕燕伍教授北京交通大学北尿父遇大学2014年6月万方数据学校代码：10004北京交通大学硕士学位论文密级：公开基于图形化衬底的石墨烯定点制备及应用研究SynthesisandApplicationofGrapheneonPatternedSubstrate作者姓名：张寒导师姓名：吕燕伍学位类别：理学学号：1112177

2、4职称：教授学位级别：硕士学科专业：凝聚态物理研究方向：石墨烯北京交通大学2014年6月万方数据学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：秘系翩繇只兹、，●-‘一f弓签字日期：五纠争年石月J占日签字日期：却?妒年

3、6月∥日万方数据致谢本论文的工作是在我的导师吕燕伍教授及清华大学微电子所的刘泽文教授的悉心指导下完成的，吕燕伍教授和刘泽文教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来吕燕伍老师和刘泽文老师对我的关心和指导。同时也感谢国家自然科学基金对本论文的研究工作的支持。吕燕伍教授和刘泽文教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向吕燕伍老师和刘泽文老师表示衷心的谢意。吕燕伍教授和刘泽文教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表

4、示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，赵晨旭、李玲、陈剑、郭昕等同学对我论文中的部分问题的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的父母，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。万方数据北京交通大学硕士学位论文中文摘要石墨烯是由碳原子s矿杂化组成的单原子层二维蜂窝网状结构。自2004年第一次制各成功以来，石墨烯引起了科学家们极大的研究兴趣。由于其超高的载流子迁移率和出众的物理特性，石墨烯在电子应用方面被当作是一种极具发展前途的新材料。石墨烯的制备方法包括机械剥离、热分解

5、SiC、化学气相沉积(CVD)等。其中，通过CVD方法制备大面积、高质量石墨烯在电子器件应用方面有很大潜力。但是，在将石墨烯应用于器件中时，通常需要一个依托于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的转移过程，而在转移之后移除PMMA时会对石墨烯造成破坏，形成裂缝，而且转移过程的残留污染物也会降低石墨烯的质量，进而影响基于石墨烯制造的电子器件的性能。在CVD过程中，使用图形化衬底催化荆来实现指定几何形状的石墨烯定点制各，由此生长的石墨烯可以通过相应的催化剂衬底来控制其大小、形状，以满足器件制造过程中对石墨烯的要求，此

6、种方法还可以避免石墨烯转移过程中的污染，确保石墨烯的质量。但是，在Cu薄膜(<1000nrn)上制备石墨烯还没有被广泛研究过。本文的主要内容是通过CVD方法在图形化Cu薄膜上制备石墨烯，旨在获得一种能够满足电子器件应用的少层石墨烯．金属结构。我们进行了一系列实验来优化在图形化Cu薄膜上制备石墨烯的CVD过程，并得出了最佳的石墨烯生长条件。最终，经由光学显微镜和拉曼光谱仪的表征，我们确定制备出层数很少的石墨烯。之后，借助原子力显微镜(AFM)的超高分辨率导电显微技术(ORCA)来测试金属．石墨烯结构的电导率

7、。结果显示，通过上述方法直接在Cu薄膜上生长石墨烯而得到的金属．石墨烯样品的电导率要高于经过传统转移方式转移石墨烯到cu薄膜上而得到的金属．石墨烯样品。关键词：石墨烯；Cu薄膜；CVD．图形化；0RCA；万方数据北京交通大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：Graphene，asinglecompactlayerofsp2-hybridizedcarbonatomspackedintoahoneycombnetwork，hasinvitedgreatinterestsincei

8、tsfirstsuccessfulfabricationbycleavagein2004。Recently,Grapheneiswidelyinvestigatedbecauseofitsoutstandingphysicalproperties．Severaltechniqueshavebeeninvestigatedtofabricategraphenesuchasmechanicalexfoliation，thermal