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1、石墨烯的制备掺杂和应用CenterforTHzResearchChinaAcademyofEngineeringPhysicsID主要内容1石墨烯背景简介2石墨烯热门制备方法3石墨烯掺杂简介4全石墨烯单片逻辑电路5石墨烯其他运用石墨烯背景NanoLett.,DOI:10.1021/nl204414u石墨烯的物理特性主要内容1石墨烯背景简介2石墨烯热门制备方法3石墨烯掺杂简介4全石墨烯单片逻辑电路5石墨烯其他运用石墨烯热门制备方法机械剥离碳化硅外延生长法CVD法机械剥离机械剥离：具有过程简单,产物质量高的优点,所以被广泛用于石墨烯本征物性的研究,但产量低,难以实现石墨烯的大面
2、积和规模化制备。高定向热解石墨（HOPG）碳化硅外延生长法ScientificReports20113,Articlenumber:1148doi:10.1038/srep01148利用硅的高蒸汽压，在高温(大于1400℃)和超高真空(小于10-6Pa)条件下，使硅原子挥发,剩余的碳原子通过结构重排在SiC表面形成石墨烯层。可获得大面积的单层石墨烯，质量较高；单晶SiC的价格昂贵，生长条件苛刻，且生长出来的石墨烯难以转移。采用成本低廉的无定形SiC取代昂贵的晶体SiC作为石墨烯的前驱体，结合成熟的氯化技术(chlorination)，首次提出了一种通过无定形SiC氯化法合成
3、石墨烯的方法。利用甲烷等含碳化合物作为碳源,通过其在基体表面的高温分解生长石墨烯(a)渗碳析碳机制(b)表面生长机制示意图石墨烯质量很高,可实现大面积生长；较易于转移到各种基体上使用；广泛用于制备石墨烯晶体管和透明导电薄膜,目前已逐渐成为制备高质量石墨烯的主要方法；利用电化学（PMMA）、腐蚀和机械分离等办法转移石墨烯。CVD法YWang,YZheng,XFXuetal.ACSNano,2011,5(12):9927~9933针对CVD法生成的石墨烯的转移腐蚀基体法电化学转移技术机械剥离技术聚甲基丙烯酸甲酯PMMA腐蚀基底法YWang,YZheng,XFXuetal.ACS
4、Nano,2011,5(12):9927~9933电化学转移技术环氧树脂与石墨烯之间强的作用力提出了一种无刻蚀可重复生长转移单层石墨烯的方法TYoon,WCShin,TYKimetal.NanoLett.,2012,12(3):1448~1452机械剥离技术主要内容1石墨烯背景简介2石墨烯热门制备方法3石墨烯掺杂简介4全石墨烯单片逻辑电路5石墨烯其他运用石墨烯掺杂简介静电掺杂（最具优势）缺陷掺杂表面转移掺杂插入掺杂静电掺杂结构：在底层铜（111晶面）+hBN（六边形）—顶层石墨烯。结论：用该种方法可以实现石墨烯掺杂得益于铜和石墨烯之间有势垒差，导致在Cu
5、BN和BN
6、石墨烯
7、界面出现电荷移动，同时掺杂水平会随着h-BN层厚度变薄而变高。如果给予外界电场将会改变电子流向，改变费米能级脱离零点，抬高和降低从而实现pn型变化。Vg∝-EextBokdam,M.,etal.,ElectrostaticDopingofGraphenethroughUltrathinHexagonalBoronNitrideFilms.NanoLetters,2011.11(11):p.4631-4635.缺陷掺杂采用CVD的方式，在有h-BNC的容器中通入甲烷和氨气可以形成(NH3–BH3)分子团，在Cu基片催化下调节输入甲烷和氨气的比例就可以实现NP型电学特性。（P型
8、常用）在氧化石墨烯（GO）中通入氨气，900℃退火，制造处类似于AB的缺陷，N掺杂石墨烯综合了电弧方法制造石墨烯和氨等离子处理石墨烯，该方法是化学掺杂中比较有前途的方式。（N型常用）Yu-Ming,L.,etal.ChemicalDopingofGrapheneNanoribbonField-EffectDevices.inDeviceResearchConference,2008.2008.SantaBarbara,CA.插入掺杂结构：利用加速器将需要注入的掺杂等离子注入石墨烯中，注入粒子会代替碳的位置，从而实现P型N型掺杂。当离子质量数增加，掺杂在石墨烯中的离子的比例也
9、增加了，这意味着离子束能量和剂量相同的情况下，质量越大的离子越容易掺杂进石墨烯中。能量越高，对石墨烯损伤越大。Sarkar,D.,etal.,High-FrequencyBehaviorofGraphene-BasedInterconnects—PartI:ImpedanceModeling.ElectronDevices,IEEETransactionson,2011.58(3):p.843-852.表面转移掺杂在SiC基板上放置石墨烯，同时在石墨烯上覆盖强吸收电子材料（比如F4-TCNQ-和F4-TCNQ0，T
