激光与石墨烯相互作用的研究现状及发展趋势

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1、第４０卷第２期中国激光Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．２２０１３年２月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳＦｅｂｒｕａｒｙ，２０１３激光与石墨烯相互作用的研究现状及发展趋势姜娟１１１１１１２黄婷钟敏霖叶晓慧林哲龙江游李琳１清华大学机械工程系先进成型制造教育部重点实验室，北京１０００８４（２曼彻斯特大学机械航空航天与土木工程学院激光加工研究中心，英国，曼彻斯特Ｍ１３，９ＰＬ）摘要石墨烯的问世引起了全世界范围的研究热潮，激光技术是使石墨烯深入走向应用领域的有力的技术手段，已成为先进制造技术的焦点之一。介绍了不同种类的激光制备石墨烯工艺过程的反应机制，包括脉冲激光沉积、激光诱导化学气相

2、沉积外延生长、双光束干涉以及激光打开碳纳米管等。阐述了激光对石墨烯薄膜的破坏、切割、减薄、发光等调控石墨烯的质量和光电性能的方法与原理，并讨论了激光图案化石墨烯在气体传感器，超级电容器等领域的应用。总结了激光技术在石墨烯的制备与应用领域的发展趋势。关键词材料；激光技术；石墨烯；激光破坏中图分类号ＴＱ２４９文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２０１３４０．０２０１００２ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｓｏｆＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＬａｓｅｒａｎｄＧｒａｐｈｅｎｅ１１１１１ＪｉａｎｇＪｕａｎＨｕａｎｇＴｉｎｇＺｈｏｎｇＭｉｎｌｉ

3、ｎｇＹｅＸｉａｏｈｕｉＬｉｎＺｈｅ１２ＬｏｎｇＪｉａｎｇｙｏｕＬｉＬｉｎ１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ烄烌ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ２ＬａｓｅｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｒｅ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ，ＡｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，烆ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭａｎｃｈｅｓｔｅｒ，Ｍ１３，

4、９ＰＬ，Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ，ＵＫ烎ＡｂｓｔｒａｃｔＲｅｃｅｎｔｌｙｇｌｏｂａｌｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｇｒａｐｈｅｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｅｘｐｌｏｄｉｎｇｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｐｏｗｅｒｆｕｌｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｅｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｇｒａｐｈｅｎｅｂｅｃｏｍｅａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｌａｓｅ

5、ｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｐｕｌｓｅｄｌａｓｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＰＬＤ），ｌａｓｅｒ－ｉｎｄｕｃｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＬＣＶＤ），ｔｗｏ－ｂｅａｍ－ｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｍｅｄｉａｔｅｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｌａｓｅｒ－ｉｎｄｕｃｅｄｕｎｚｉｐｐｉｎｇｏｆｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ａｎｄｅｔａｌ．．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｇｒａｐｈｅｍｅ，ｔｈｅｅｆ

6、ｆｅｃｔｏｆｌａｓｅｒｏｎｇｒａｐｈｅｎｅｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｓｕｃｈａｓｔｈｉｎｎｉｎｇ，ｃｌｅａｎｉｎｇ，ｃｕｔｔｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｅｄｅｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄｅｔａｌ．．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｍｉｃｒｏｐａｔｔｅｒｎｅｄｇｒａｐｈｅｎｅ－ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｏｎｇａｓｓｅｎｓｏｒｓ，ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｓｅｏｆｌａｓｅｒｏｎｇｒａｐｈｅｎｅｍａｔｅｒｉａｌｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｋｅ

7、ｙｗｏｒｄｓｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｌａｓｅｒｄａｍａｇｅＯＣＩＳｃｏｄｅｓ１６０．４２３６；０００．４９３０；３５０．３３９０１引言为碳的二维晶体结构，石墨烯的出现实现了碳的点、石墨烯是碳原子紧密堆积成的单层蜂窝状晶格线、面、体（从零维到三维）的结合，即使碳的晶体结结构的一种碳质新材料，其厚度仅为０．３３５ｎｍ。做构形成了包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯、石墨和金收稿日期：２０１２－０８－１３；收到修改稿日期：２０１２－１０－１０基金项目：国家９７３计划（２０１