石墨烯的化學氣相沉積法制備_圖文

1、收稿日期:2010 12 31; 修回日期:2011 02 14基金項目:國家自然科學基金(50872136,50972147,50921004、中國科學院知識創(chuàng)新項目(K J CX 2 YW 231.通訊作者:任文才,研究員.E m ai:l w creni m r .ac .cn;成會明,研究員.E m ai:l chen g i m r .ac .cn ;高力波.E m ai:l l bgao i m r .ac .cn 作者簡介:任文才(1973-,男,山東東營人,博士,研究員,主要研究方向為石墨烯和碳納米管的制備、物性和應用.E m ai:l w cren i m r .ac .cn

2、文章編號: 1007 8827(201101 0071 10石墨烯的化學氣相沉積法制備任文才, 高力波, 馬來鵬, 成會明(中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家(聯(lián)合實驗室,遼寧沈陽110016摘 要: 化學氣相沉積(CVD 法是近年來發(fā)展起來的制備石墨烯的新方法,具有產物質量高、生長面積大等優(yōu)點,逐漸成為制備高質量石墨烯的主要方法。通過簡要分析石墨烯的幾種主要制備方法(膠帶剝離法、化學剝離法、S i C 外延生長法和CV D 方法的原理和特點,重點從結構控制、質量提高以及大面積生長等方面評述了CV D 法制備石墨烯及其轉移技術的研究進展,并展望了未來CVD 法制備石墨烯的可能發(fā)展方向,如大面

3、積單晶石墨烯、石墨烯帶和石墨烯宏觀體的制備與無損轉移等。關鍵詞: 石墨烯;制備;化學氣相沉積法;轉移中圖分類號: TQ 127.1+1文獻標識碼: A1 前言自從1985年富勒烯1和1991年碳納米管2被發(fā)現以來,碳納米材料的研究一直是材料研究領域的熱點,引起了世界各國研究人員的極大興趣。雖然碳的三維(石墨和金剛石、零維(富勒烯和一維(碳納米管同素異形體都相繼被發(fā)現,但作為二維同素異形體的石墨烯長期以來被認為由于熱力學上的不穩(wěn)定性而難以獨立存在,在實驗上難以獲得足夠大的高質量樣品,因此石墨烯的研究一直處于理論探索階段。直到2004年,英國曼徹斯特大學的科學家利用膠帶剝離高定向熱解石墨(HOPG

4、 獲得了獨立存在的高質量石墨烯3,并提出了表征石墨烯的光學方法,對其電學性能進行了系統(tǒng)研究,發(fā)現石墨烯具有很高的載流子濃度、遷移率和亞微米尺度的彈道輸運特性,從而掀起了石墨烯研究的熱潮。石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成的二維蜂窩狀結構,是構成其他維數碳材料的基本結構單元。石墨烯可以包覆成零維的富勒烯,卷曲成一維的碳納米管或者堆垛成三維的石墨4。由于獨特的二維結構特征和極佳的晶體學質量,石墨烯的載流子表現出類似于光子的行為,為研究相對論量子力學現象提供了理想的實驗平臺5 8,此外石墨烯還具有優(yōu)異的電學9、光學10、熱學11、力學12等特性,因此在場效應晶體管、集成電路、單分子探測器、透明導電薄膜、

5、功能復合材料、儲能材料、催化劑載體等方面有廣闊的應用前景4,7。關于石墨烯的能帶結構以及特殊的物理性能,已經在本刊其他評述論文13中介紹,本文就不再重復。材料的制備是研究其性能和探索其應用的前提和基礎。盡管目前已經有多種制備石墨烯的方法,石墨烯的產量和質量都有了很大程度的提升,極大促進了對石墨烯本征物性和應用的研究,但是如何針對不同的應用實現石墨烯的宏量控制制備,對其質量、結構進行調控仍是目前石墨烯研究領域的重要挑戰(zhàn)。本文首先簡要介紹了石墨烯的幾種主要制備方法的原理和特點,繼而詳細地評述了近兩年發(fā)展起來的化學氣相沉積(CVD 制備方法及其相應的石墨烯轉移技術的研究進展,并展望了未來CVD 法制

6、備石墨烯的可能發(fā)展方向。2 石墨烯的主要制備方法膠帶剝離法(或微機械剝離法:2004年由英國曼徹斯特大學的G ei m 研究組發(fā)展的一種制備石墨烯的方法,它利用膠帶的粘合力,通過多次粘貼將HO P G 、鱗片石墨等層層剝離,然后將帶有石墨薄片的膠帶粘貼到硅片等目標基體上,最后用丙酮等溶劑去除膠帶,從而在硅片等基體上得到單層和少層的石墨烯3,14。該方法具有過程簡單,產物質量高第26卷 第1期2011年2月新 型 炭 材 料NE W CARBON MATER I AL S V o.l 26 N o .1F eb .2011的優(yōu)點,所以被廣泛用于石墨烯本征物性的研究,但產量低,難以實現石墨烯的大面

7、積和規(guī)?；苽?。 化學剝離法:利用氧化反應在石墨層的碳原子上引入官能團,使石墨的層間距增大,從而削弱其層間相互作用,然后通過超聲或快速膨脹將氧化石墨層層分離得到氧化石墨烯,最后通過化學還原或高溫還原等方法去除含氧官能團得到石墨烯15 16。該方法是目前可以宏量制備石墨烯的有效方法,并且氧化石墨烯可很好地分散在水中、易于組裝,因此被廣泛用于透明導電薄膜、復合材料以及儲能等宏量應用研究。然而,氧化、超聲以及后續(xù)還原往往會造成碳原子的缺失,因此化學剝離方法制備的石墨烯含有較多缺陷、導電性差。碳化硅(S i C外延生長法:利用硅的高蒸汽壓,在高溫(通常>1400 和超高真空(通常<10-6

8、 Pa條件下使硅原子揮發(fā),剩余的碳原子通過結構重排在S i C表面形成石墨烯層17。采用該方法可以獲得大面積的單層石墨烯,并且質量較高。然而,由于單晶S i C的價格昂貴,生長條件苛刻,并且生長出來的石墨烯難于轉移,因此該方法制備的石墨烯主要用于以S i C為襯底的石墨烯器件的研究。CVD法:利用甲烷等含碳化合物作為碳源,通過其在基體表面的高溫分解生長石墨烯。從生長機理上主要可以分為兩種(圖1所示18:(1滲碳析碳機制:對于鎳等具有較高溶碳量的金屬基體,碳源裂解產生的碳原子在高溫時滲入金屬基體內,在降溫時再從其內部析出成核,進而生長成石墨烯;(2表面生長機制:對于銅等具有較低溶碳量的金屬基體,

9、高溫下氣態(tài)碳源裂解生成的碳原子吸附于金屬表面,進而成核生長成石墨烯島!,并通過石墨烯島!的二維長大合并得到連續(xù)的石墨烯薄膜。由于CVD方法制備石墨烯簡單易行,所得石墨烯質量很高,可實現大面積生長,而且較易于轉移到各種基體上使用,因此該方法被廣泛用于制備石墨烯晶體管和透明導電薄膜,目前已逐漸成為制備高質量石墨烯的主要方法。3 石墨烯的CVD法制備CVD方法是上世紀60年代發(fā)展起來的一種制備高純度、高性能固體材料的化學過程,早期主要用于合金刀具的表面改性,后來被廣泛應用于半導體工業(yè)中薄膜的制備,如多晶硅和氧化硅膜的沉積。近年來,各種納米材料尤其是碳納米管、氧化鋅納米結構、氮化鎵納米線等的制備,進一

10、步推動了CVD圖1 CVD法生長石墨烯的(a滲碳析碳機制與(b表面生長機制示意圖18Fig.1 (aS egregati on and/or p recipitation m echan is m and (bs u rface ads o rpti on m echanis m o f CVD grow t h o f graphen e18方法的發(fā)展19。CVD法制備石墨烯早在20世紀70年代就有報道20 21,當時主要采用單晶N i作為基體,但所制備出的石墨烯主要采用表面科學的方法表征,其質量和連續(xù)性等都不清楚。隨后,人們采用單晶C o、Pt、Pd、Ir、Ru等基體22在低壓和超高真空中

11、也實現了石墨烯的制備。但直到2009年初,麻省理工學院的J.K ong研究組23與韓國成均館大學的B.H.H ong研究組24才利用沉積有多晶N i膜的硅片作為基體制備出大面積少層石墨烯,并將石墨烯成功地從基體上完整地轉移下來,從而掀起了CVD法制備石墨烯的熱潮。石墨烯的CVD生長主要涉及三個方面:碳源、生長基體和生長條件(氣壓、載氣、溫度等。碳源:目前生長石墨烯的碳源主要是烴類氣體,如甲烷(CH4、乙烯(C2H4、乙炔(C2H2等。最近,也有報道使用固體碳源S i C生長石墨烯25。選擇碳源需要考慮的因素主要有烴類氣體的分解溫度、分解速度和分解產物等。碳源的選擇在很大程度上決定了生長溫度,采

12、用等離子體輔助等方法也可降低石墨烯的生長溫度。生長基體:目前使用的生長基體主要包括金屬箔或特定基體上的金屬薄膜。金屬主要有N i23 24,26 28、C u29 34、Ru35 41以及合金42等,選擇的主要依據有金屬的熔點、溶碳量以及是否有穩(wěn)定的金屬碳化物等。這些因素決定了石墨烯的生長溫度、生長機制和使用的載氣類型。另外,金屬的晶體類型和晶體取向也會影響石墨烯的生長質量。除金屬基體外,M gO43等金屬氧化物最近也被用來生長72 新 型 炭 材 料第26卷石墨烯,但所得石墨烯尺寸較小(納米級,難以實際應用。生長條件:從氣壓的角度可分為常壓、低壓(105Pa10-3Pa和超低壓(<10

13、-3Pa;據載氣類型不同可分為還原性氣體(H2、惰性氣體(A r、H e以及二者的混合氣體;據生長溫度不同可分為高溫(>800 、中溫(600 800 和低溫(<600 ,主要取決于碳源的分解溫度。下面就上述三個方面著重分析一下目前CVD 法制備石墨烯的主要進展。圖2 N i膜上生長的石墨烯24.(a在300nm厚的N i膜和1mm厚(插圖的鎳箔上生長的石墨烯的SEM照片;(b不同層數石墨烯的TEM 照片;(c轉移到300nm S i O2/S i基體表面的石墨烯的光學顯微鏡照片,插圖給出了石墨烯褶皺的AF M像;(d與c對應的拉曼光譜面掃描圖Fig.2 G raph ene gr

14、ow n on N i fil m s24.(aSE M i m ages o f as grow n graph ene fil m s on300nm th i ck nickel l ayers and1mm th i ck N i fo il(i nset;(bTEM i m ages of graphen e fil m s o f d ifferen t t h i ckn esses;(cAn opti ca lm icro s cop e i m age o f t he graph ene fil m s t ransferred to a S i sub strate ca

15、pped w it h300nm t h ick S i O2l ayer,w it h t he i nset AF M i m age s how i n g typical ri pp led structures;(dA confocal scann i ng Ram an i m age corre s pond i n g t o c圖3 銅箔上生長的石墨烯29.(a,(b分別為銅箔上生長的石墨烯的低倍和高倍SEM照片;(c,(d分別為轉移到S i O2/S i基體和玻璃表面的石墨烯29Fig.3 G raphene g row n on C u fo il s29.(aLow m

16、 agn i fication and(bh igh m agn ifi cati on SEM i m ages of graphene grow n on C u foils;(c,(dThe g raphene fil m s t ransferred on to a S i O2/S i s ub strat e and a glass plat e,res pecti vely73第1期任文才等:石墨烯的化學氣相沉積法制備由于低壓CVD對反應設備及體系壓力要求高,一定程度上限制了石墨烯的低成本、規(guī)?；a。最近,中國科學院金屬研究所的成會明、任文才研究組32和麻省理工學院的J.K o

17、ng研究組33提出了利用銅箔作為基體的常壓CVD法制備石墨烯,并發(fā)現通過調節(jié)載氣的成分,可以有效地提高石墨烯的質量。圖4是常壓條件下在銅箔基體上生長的石墨烯。可以發(fā)現,通過降低生長過程中還原氣體H2的比例,能夠有效減少石墨烯島的數量,顯著加快石墨烯的生長速度和提高石墨烯的質量。在不添加H2的條件下,石墨烯的生長可在1m in之內完成,并且制備出的石墨烯薄膜在550nm時的透光率為96.3%,平均表面電阻小于350 /#,除最近報道的采用改進轉移方法及HNO3摻雜得到的超大石墨烯薄膜外31,該結果優(yōu)于采用N i為基體的常壓CVD以及采用C u為基體的低壓CVD制備的石墨烯薄膜的性能。他們認為:一

18、方面,H2的存在可有效抑制甲烷的分解,進而影響石墨烯的成核、最初形成的石墨烯島的數量以及最終得到的石墨烯薄膜中不同石墨烯島間連接形成的缺陷的數量;另一方面,高溫時溶入的H2在降溫過程中會釋放,進一步加劇了石墨烯褶皺的生成32?？傊?采用C u基體生長石墨烯,目前仍然是生長均勻單層石墨烯的最佳方法,對石墨烯的應用研究起到了極大的推動作用。圖4 常壓下在銅箔上生長的石墨烯32.(a轉移到S i O2/S i表面的石墨烯(不添加氫氣的條件下制備;(b石墨烯的拉曼光譜(不同載氣成分配比條件下制備,圖中數字代表H2流量/總氣流量;(c石墨烯的光學照片(150mL/m i n H2/150m L/m i

19、n A r條件下制備;(d石墨烯的光學照片(不添加氫氣的條件下制備Fig.4 G raphene g row n on Cu fo ils und er a m b i en t pressure32.(aPhotograph of a graphene fil m prepared w it hou tH2and t ransferred on t o a S i O2/ S i s ub st rat e,w it h a si z e o f10mm;(bRa m an s pect ra of graphen e fil m s grow n by d ifferen tH2fl ow

20、 rat es(0,5,30,90,and150m L/m i nbut a con stant total fl ow rat e(300mL/m i n;(cand(dTyp i cal op tical i m ages of t he graph ene fil m s grow n by a H2fl ow rat e of150mL/m i n(cand 0mL/m i n(d74 新 型 炭 材 料第26卷在C u單晶上的單晶石墨烯島具有不同的晶體取向,從而導致片層的結合處形成線缺陷。這類似于三維材料中的晶界結構,因此有學者將此類石墨烯稱為多晶石墨烯!25,45。從提高石墨烯質量

21、的角度來說,進一步改進制備方法以增大單晶石墨烯島的尺寸和減少晶界結構,具有極為重要的意義。圖5 單晶C u基體上生長的多晶石墨烯44.(a晶界處的STM像,晶界兩側表現出不同的莫爾條紋;(b晶界處原子分辨率的STM像,給出了石墨烯的蜂窩結構;(c觀察到最多的周期為6.6nm的C u(111表面上石墨烯莫爾條紋;(d周期為2.0nm的C u(111表面上石墨烯的莫爾條紋Fig.5 Po l ycrystalli ne graphene grow n on si ng le cry st alC u s ub strat e44.(aSTM i m age at a dom ai n bounda

22、ry s how i n g t w o differen tM o ir patt ern s i n t he t w o do m ai n s;(bA to m ic res o l u ti on STM i m age at a dom ai n boundary,s how i n g the honeycom b s t ru cture of graph ene;(cThe m ost ob s erved (30%M oir patt ern of graph ene on Cu(111w it h a peri od i city o f6.6nm;(dAno t her

23、 typicalM o i r pattern o f graphene on Cu(111w it h a peri od i city o f2.0nm相比于表面生長機制,目前的滲碳析碳機制在制備單晶石墨烯方面更具優(yōu)勢。中國科學院物理研究所的高鴻鈞研究組39,采用單晶Ru(0001作為基體,在超高真空(10-7Pa和1000 的生長條件下,制備出毫米級的單晶石墨烯(圖6。由于單晶Ru中存在固溶碳,因此該研究僅利用了析碳過程生長石墨烯。但因該方法需要采用昂貴的單晶金屬作為基體,而且石墨烯與基體的結合較強,難以轉移,從而限制了該方法的進一步應用。圖6 R u(0001表面上生長的單晶石墨烯的S

24、TM像39. (a跨過Ru(0001表面臺階的原子級平整的石墨烯;(b由石墨烯和Ru基體疊加形成的六角莫爾條紋像;(c莫爾條紋晶胞的原子分辨率的STM像F i g.6 ST M i m ages of t he graphen e grow n on Ru(0001s urface39.(aT he at om icall y fl at graphene fl ake extended over enti re Ru terraces;(bTh e h exagonalM o i r patt ern fo r m ed by t h e sup erpo siti on of graphe

25、ne and t he R u s ub st rat e;(cA tom i c res o l uti on i m age o f one un it cell o f t h eM o ir patter n盡管CVD法制備石墨烯的研究時間很短,但其飛速的發(fā)展使筆者可以大膽預測:CVD法制備的石墨烯在未來兩三年內很有可能獲得應用。然而,采用CVD法制備高質量石墨烯的工作才剛剛起步。雖然目前CVD石墨烯的質量較高,有望滿足在透明導電薄膜等方面的應用要求,但是對電子器件而言,與硅材料相比,現有的CVD法制備的石墨烯在電子遷移率等方面并不具有顯著優(yōu)勢。因此,75第1期任文才等:石墨烯的化學氣

26、相沉積法制備基于CVD方法的大面積、高質量單晶石墨烯的制備有可能成為近期的研究熱點。此外,如何實現石墨烯帶以及石墨烯宏觀體的制備,進而擴展石墨烯的性能和應用;如何實現石墨烯在聚合物等基體上的低溫生長等,也是CVD方法的未來發(fā)展方向。4 石墨烯的轉移技術石墨烯的轉移技術是指根據研究的需要,將石墨烯在不同基體之間轉移的方法,通常是將石墨烯從制備基體轉移到目標基體之上。由于一般需要將石墨烯放置在特定的基體上進行表征、物性測量以及應用研究,因此石墨烯轉移技術的研究在一定程度上決定了石墨烯的發(fā)展前景。從某種意義上講,石墨烯的發(fā)現正是得益于石墨烯轉移技術的發(fā)明,即把石墨烯從膠帶轉移到硅片上3,14。石墨烯

27、與金屬基體間的電荷轉移,掩蓋了石墨烯的本征性能。在上世紀70年代用過渡族金屬生長單層石墨的研究中20 21,由于沒有將生長出的單層石墨轉移下來,因此其奇特的性能一直未被發(fā)現。如果當時能夠從金屬基體上將石墨烯轉移下來,那么石墨烯的發(fā)現或許會提前30年。近期CVD方法制備石墨烯的快速發(fā)展與石墨烯轉移技術的發(fā)展息息相關。理想的石墨烯轉移技術應具有如下特點:(1保證石墨烯在轉移后結構完整、無破損;(2對石墨烯無污染(包括摻雜;(3工藝穩(wěn)定、可靠,并具有高的適用性。對于僅有原子級或者數納米厚度的石墨烯而言,由于其宏觀強度低,轉移過程中極易破損,因此與初始基體的無損分離是轉移過程所必須解決的首要問題。腐蝕

28、基體法!是解決上述問題的一個有效方法,它最初被用于轉移膠帶剝離法制備的石墨烯,即將石墨烯從硅片表面轉移到其他基體上。如圖7所示46,研究者使用聚甲基丙烯酸甲酯(P MM A作為轉移介質,1m o l/L的N a OH作為腐蝕液,腐蝕溫度為90 ,在把粘附有石墨烯的P MM A薄膜從原始硅基底上分離后,室溫下將其粘貼到目標基體上,最后利用丙酮清洗掉P MM A,實現了石墨烯的轉移。圖7(b、(c分別是轉移前后的石墨烯樣品的光學顯微鏡照片?？梢钥吹?轉移前后石墨烯的形貌并未發(fā)生很大變化,石墨烯基本可以完整地從硅片表面轉移到另一個硅片表面。該方法由于使用了轉移介質(即P MM A薄膜,確保了其轉移的

29、可靠性和穩(wěn)定性,之后被廣泛用于轉移CVD石墨烯。圖8是腐蝕基體法轉移CVD生長石墨烯的示意圖。首先,利用旋涂、滾壓等方法在石墨烯上涂覆轉移介質,如P MM A23,29 30,33,46、聚二甲基硅氧烷(PDM S24,32、膠帶31 32等。然后,將帶有轉移介質和石墨烯的金屬基片放入合適的腐蝕液中將金屬腐蝕掉,得到漂浮在溶液表面的轉移介質/石墨烯的薄膜。選用的腐蝕液有Fe C l3溶液(腐蝕金屬Cu 等29 33、酸溶液(腐蝕金屬N i等23 24、堿溶液(腐蝕硅片46等。隨后,將轉移介質/石墨烯的薄膜從腐蝕液中撈出,清洗后,粘貼到目標基體上。為了表征石墨烯的結構和制作電子器件,通常需要將石

30、墨烯放置在硅片上;而為了測試石墨烯的透光性,需要將其放置在玻璃等透明基體上;為了透射電子顯微鏡觀察,則需將之放置在微柵上;而如要制作石墨烯柔性透明導電薄膜,則需要將石墨烯放置在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET等柔性透明基體上。最后,將轉移介質用適當的方式去除,從而實現CVD石墨烯到目標基體的轉移。P MM A可以采用高溫熱分解或者有機溶劑清洗去除,P DM S可直接揭下,而膠帶則需根據具體類型采用不同方法去除。圖7 石墨烯從S i O2/S i基體到其他任意基體的轉移46.(a轉移過程示意圖;(b和(c分別為原始S i O2/S i基體上和轉移后S i O2/S i基體上石墨烯的光學照片F i g

31、.7 Transfer of graphene from a S i O2/S i s ubstrate t o an arb it rary s ubstrate46.(aS che m atic d i ag ra m of t he tran sferri ng process;(band (cO pti cal i m ages o fm acroscop i c reg i ons h av i ng graph ite and graphen e fl ak es on(bt h e ori g i nal and(ct he tran sferred S i O2/S i s u

32、bstrates基體上,靜置去除氣泡后再揭下PDM S,即可將石墨烯轉移到目標基體之上。這種方法利用了PDM S 與常見材料的結合力非常小的特性,可以將石墨烯轉移到多種基體上,如硅片、玻璃、PET等。但是,由于PDM S具有彈性,在操作過程中產生的拉伸易于使石墨烯產生一定量的微裂紋。所以,該方法對操作技能具有較高要求,因而并未得到廣泛使用。熱釋放膠帶是最近采用的新型石墨烯轉移介質。其特點是常溫下具有一定的粘合力,在特定溫度以上,粘合力急劇下降甚至消失,表現出熱釋放!特性。基于熱釋放膠帶的轉移過程與上述的P MM A轉移方法類似,主要優(yōu)點是可實現大面積石墨烯向柔性目標基體的轉移(如PET,工藝流

33、程易于標準化和規(guī)模化,有望在透明導電薄膜的制備方面首先獲得應用,如韓國成均館大學的研究者采用該方法成功實現了30英寸石墨烯的轉移31(圖10。該方法中的熱滾壓!技術是實現完整轉移關鍵步驟,相比于熱平壓!具有更佳的轉移效果。然而,熱滾壓!技術目前不適用于脆性基體上的轉移,例如硅片、玻璃等,因此限制了該方法的應用范圍。此外,無轉移介質的腐蝕基體法!由于其工藝圖8 腐蝕基體法轉移CVD生長的石墨烯的示意圖F i g.8 Sche m atic d iagram of transferring CVD g row ngraphene by et ch i n g s ubstrat e 過程更簡單,也

34、得到了一定的發(fā)展。由于少層石墨烯的強度相比于單層石墨烯更高,因此可以采用該方法對CVD生長的少層石墨烯進行轉移24。此外,這種方法還適用于小面積、單層石墨烯向特定基體的轉移,比如轉移到TE M的銅微柵上作為碳膜47。但是,其轉移的完整度和可靠性還無法與典型的腐蝕基體法!相比,應用的局限性也很大。 盡管石墨烯的轉移技術有了很大的發(fā)展,但目前采用的腐蝕基體法!以犧牲生長基體作為代價,對石墨烯的規(guī)模化應用不利,并且在轉移大面積石墨烯的結構完整、無污染、工藝穩(wěn)定等方面仍待提高。另外,除近期發(fā)展的采用多晶N i、C u作為基體CVD生長石墨烯外,單晶N i、Co、Pt、Ir、Ru等很早就被用作CVD生長

35、石墨烯的基體,并且采用這些基體有可能得到大尺寸的單晶石墨烯。由于單晶基體價格昂貴,加之Ru、Pt等貴金屬比較難于腐蝕,因此腐蝕基體法!并不適用轉移此類石墨烯。實現單晶表面石墨烯的完整轉移具有更大的難度,極具圖9 采用PDM S從N i膜上轉移石墨烯的示意圖24Fi g.9 The s chem atic ill ustrati on of t ransferri ng graphene fro m N i fil m s by P DM S24挑戰(zhàn)性。而相應的研究目前仍缺乏進展,這也制約了單晶石墨烯的研究。5 結語來越重要的作用,不僅僅局限于目前二維石墨烯薄膜的制備,而且還可以用于一維石墨烯帶

36、和三維石墨烯宏觀體的制備,從而大大拓寬石墨烯的應用領域。有理由相信,在不久的將來基于CVD法制備的石墨烯的微處理器、電池、顯示器及柔性電子器件將走進人們的生活7。圖10 利用熱釋放膠帶從C u箔上轉移石墨烯的示意圖31Fig.10 The s che m ati c ill ustrati on of t ransferri ng g raphene fromC u fo ils by ther m al rel ease t ape31參考文獻1 K ro t o H W,H eat h J R,OB ri en S C,et a.l C60:Bu ck m insterfu ll eren

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38、 he ri se o f graph eneJ.NatureM ateri als,2007,6(3:183 191.5 Zhan g Y B,T an Y W,S tor m erH L,et a.l E xp eri m ental observati on of t he quan t um H all effect and B erry's phas e i n grapheneJ.Nature,2005,438(7065:201 204.6 N ovosel ov K S,G ei m A K,M orozov S V,et a.l Tw o d i m ensi onal

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53、etters,2010,97(18:183109.33 Bhaviri pud i S,JiaX T,D ressel hau sM S,et a.l Ro l e of k i n eti cfactors i n che m i cal vapo r depo siti on syn t hesis of unifo r m l argearea graph ene u si ng copper cat alystJ.Nano L ett ers,2010,10(10:4128 4133.34 C aiW W,Zhu Y W,L iX S,et a.l Large area few l a

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57、M aterials,2009,21(27:2777 2780.40 Su tt er E,A l b rech t P,Su tter P.G raphen e grow th on polycry stalli n e Ru th i n fil m sJ.App lied Ph ysics Letters,2009,95(13:133109.41 M orit z W,W ang B,B ocquetM L,et a.l S tructure deter m i nati on of the co i nc i dence phase o f graphene on Ru(0001J.Phys i ca lRev i ew L etters,2010,104(13:136102.42 Gao J H,Fu jit a D,X u M S,et a.l Un i que syn t h es is o f fe wl ayer gr