101 / 2019-09-28 10:49:52

CVD制备石墨烯薄膜的工艺条件对其中C-Hn存在的影响

石墨烯；CVD；CHn基团；温度

全体主题 > 薄膜制备技术

石墨烯作为近些年兴起的新型碳材料，具有等诸多优良的理化特性，在许多领域具有广泛的应用前景。尤其半导体、柔性显示等领域需求高质量、大尺寸石墨烯薄膜的高性价比制备方法。采用CVD方法在铜基板表面制备石墨烯过程中，基体温度是生长高质量石墨烯的重要因素之一，对石墨烯表面各种烷基基团的存在具有决定性作用。
本文采用常压化学气相沉积法（APCVD）在15微米厚1x1cm2铜箔基片上制备石墨烯薄膜，变化的制备工艺参数包括：基体温度、工作气体组分、沉积时间等。采用红外光谱仪、拉曼光谱和XPS光电子仪及光学显微镜、扫描电镜等手段测试分析了工艺参数对制备态石墨烯薄膜中烷基基团的影响。试验结果表明：当基体温度超过1030℃时，制备的石墨烯中不会含有烷基基团；当制备温度低于900℃时，制备的石墨烯中必然包含烷基基团。随着制备温度的降低，石墨烯中烷基基团的含量增加。
吸附分解在基体表面的碳原子的扩散动能主要受到基体温度的影响，从而影响了石墨烯畴（晶粒）的长大速度及石墨烯畴的融合。当基体温度大于1030℃时，基体表面的碳原子具有足够的动能，按照晶粒生长的“自限”规律将生长为单晶态；当基体温度降低，基体表面碳原子则生长为多晶（多畴）态，晶界处碳原子处于高能状态，易于同活性氢原子结合重新形成新的烷基，烷基相互连接覆盖在石墨烯多晶膜的表面，对石墨烯的光电性能带来不利影响。