毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

石墨烯是由碳原子以sp²杂化轨道组成的、六角形成蜂巢晶格状的、只有一个碳原子层厚度的二维结构。由于其特殊的结构，石墨烯表现出惊人的电学、光学、力学、热学等性质。因其具有潜在的应用价值，石墨烯越来越受到人们的广泛关注。目前石墨烯最常用的制备方法是化学气相沉积法（CVD），但采用化学气相沉积法很难制备出超大尺寸的单晶石墨烯，因此单晶石墨烯在短时期内很难得到广泛的应用。多晶石墨烯虽然可以制备的很大，但是由于在制备和转移过程中很容易出现大量的晶界、褶皱、位错甚至裂纹等缺陷，很容易增加对石墨烯中载流子的散射作用^[1]，从而使其表现出较高的方块电阻。本论文将采用纳米银线在保证采用化学气相沉积法制备出的多晶双层石墨烯具有较高透光率的同时，尽可能的降低其方块电阻。

一、石墨烯的制备与表征：

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈海姆(Andre Geim)和康斯坦丁诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)，成功地从石墨中分离出石墨烯，并且获得2010年诺贝尔物理学奖[2]。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的材料。它具有很高的透光率，优异的导热性能，常温下具有较大的电子迁移率，以及比铜或银更低的电阻率。正因为其优异的物理/化学性能，石墨烯广泛应用于电化学生物传感器[3]、太阳能电池[4]、超级电容器[5]、生物燃料电池[6]、海水淡化、感光元件等方面。

1、石墨烯的制备：

石墨烯的制备方法有很多，实验室采用的化学气相沉积法主要有方法一：采用固体碳源法在Cu片上生长石墨烯，即通过调整氢氩混合气流量、石墨烯的生长时间、温度的控制,采用热化学气相沉积法可以在多晶铜箔上生长出大面积的石墨烯。方法二：采用甲烷气体作为碳源，在近常压、特殊气氛下，在Cu片上生长大面积均匀的石墨烯[7]等。考虑到实验条件的限制，本实验将主要采用甲烷作为碳源，在近常压下恒温制备双层石墨烯。

2、石墨烯的表征：

石墨烯的表征方法有很多，采用拉曼光谱[8]、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射（XRD）、光学显微镜等检测手段可以对所生长石墨烯的质量、层数和缺陷进行分析测试。由于本实验中石墨烯将要被转移在氧化硅片上，且石墨烯和衬底对光线产生一定的干涉，有一定的对比度，因而在光学显微镜下可以分辨出所制备的石墨烯。所以本实验主要运用光学显微镜对石墨烯生长的均匀性进行判断，然后根据拉曼光谱，分析制备出的石墨烯的层数。

二、银纳米材料的制备与表征：

纳米银(Nano Silver)就是将粒径做到纳米级的金属银单质。纳米银粒径大多在25纳米左右。银纳米材料因为具有许多其本体或分子所没有的独特的表面效应、体积效应和量子尺寸效应等性能，使得银纳米材料在光学、电学、磁学、传感、生物医学等诸多方面具有巨大的应用潜力，吸引着越来越多的人投身纳米材料的研究。尤其在导电性方面，银纳米材料在微电子领域占有极其重要的地位。纳米银粒子的表面效应、量子尺寸效应、非线性光学效应等，使其还具有一些特殊的用途[9]，如表面增强拉曼应用、医学应用等。随着高新技术的发展，银纳米材料作为微电子材料、光学材料、催化材料、环保材料及高强高导材料有很多潜在应用[10]。