MPCVD法在镍基底上低温沉积石墨烯的研究.pdf

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1、真空与低温第20卷第4期224Vacuum&Cryogenics2014年8月MPCVD法在镍基底上低温沉积石墨烯的研究柳国松，汪建华，熊礼威(1．武汉工程大学等离子体化学与新材料重点实验室，湖北武汉430073；2．中国科学院等离子体物理研究所，安徽合肥230031)摘要：石墨烯是具有优异性能的二维碳材料。采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)，以甲烷和氢气为气源，在镍基底上生长石墨烯薄膜，沉积温度在650oC附近。对制备石墨烯薄膜用金相显微镜、原子力显微镜观察其覆盖率和表面形貌，用拉曼光谱仪对沉积薄膜的层数、质量和非晶碳含量进行表征。研究结果表

2、明氢等离子体对表面碳键有明显刻蚀，产生空隙和晶界缺陷；甲烷含量的升高提高了膜层的覆盖率，也促进非晶碳的生成；气压较低时膜层覆盖率较低，较高时膜层厚度明显增加。关键词：MPCVD；石墨烯；镍基中图分类号：0484；TQ165文献标志码：A文章编号：1006—7086(2014)04—0224—06DOI：1O．3969~．issn．1006—7086．2014．04．007LoWTEMPERATUREDEPoSITIoNGRAPHENEoNNICKELSUBSTRATEUSINGMPCVDLIUGuo—song’，WANGJian-hua，XIONGLi-

3、wei2(1．KeyLaboratoryofPlasmaChemistryandAdvancedMaterials，WuhanInstituteofTechnology，WuhanHuibei430073，China；2．InstituteofPlasmaPhysics，ChineseAcademyofSciences，HefeiAnhui230031，China)Abstract：Grapheneisatwo—dimensionalcarbonmaterialwithexcellentproperties．Takingmethaneandhydroge

4、nasgassources，thegrowthofgraphenefilmsisimplementedonanickelsubstratebyMPCVD．Thefractionofcoverageandsurfacemorphologyofthepreparedgraphenefilmsareobservedbymetallographicandatomicforcemicroscopy(AFM)，thelayernumbers，qualityandamorphouscarboncontentareanalyzedbyRamanspectroscopy．

5、Theresultsshowthattheventilationofhydrogenhasasignificantetchingeffectonthecarbon—carbonbond，causingvoidsandgrainboundaryde—fects；theincreaseofmethanecontentcanimprovethecoveragerateofthefilm，whichalsopromotesthegenerationofamorphouscarbon；thecoveragerateislowwhentheatmosphereisr

6、elativelylower，anditincreasedsignificantlywhentheatmosphereishigher．Keywords：MPCVD；graphene；nickelsubstrate0引言异的材料性能，如单原子层石墨烯材料理论比表面积可达2630m／。；悬浮石墨烯的迁移率高达自2004年，英国曼彻施特大学K．Novoselov等⋯用机械剥离法制备出稳定的石墨烯以来，引发了研200000cm／(v·s)，是si中电子迁移率的100倍151；杨究者对石墨烯广泛关注，同时也为研究开辟了新思氏模量约为1．0TPa；热传导率约为50

7、00w／(m·k)，路。石墨烯可以包覆成零维的富勒烯，也可以卷曲是金刚石的3倍；且透光率达到97．7％-。同时，由成一维的碳纳米管或堆垛成三维的石墨·。由于石于其独特的二维结构，会表现出类似光子的行为，墨烯是由sp杂化的碳原子按正六边形紧密排列成这也为量子力学现象提供理想的平台”。。尽管石蜂窝状晶格的单层二维平面结构而表现出许多优墨烯是由一层单原子构成，但是却是同等条件下比收稿日期：2014—05—23基金项目：国家自然科学基金项目：11l75137／A050610作者简介：柳国松(1990一)，男，重庆涪陵人，硕士研究生，研究方向：微波等离子体化学气相

8、沉积法制备石墨烯的的研究。E-mail：lery110@126．corn柳国松等