化學(xué)氣相沉積法制備高質(zhì)量石墨烯
化學(xué)氣相沉積法制備高質(zhì)量石墨烯
劉云圻
中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所，北京100190
石墨烯，作為一種完美的二維晶體因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。2010 年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了石墨烯的兩位發(fā)現(xiàn)者：K. S. Novoselov 和A. K. Geim，以表彰他們?cè)谑┌l(fā)現(xiàn)方面做出的巨大貢獻(xiàn)。在眾多的石墨烯制備方法中，化學(xué)氣相沉積法(CVD)由于成本低、可控性好、可大規(guī)模制備等優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)掀起了對(duì)其的研究熱潮（其他制備方法參考：六種石墨烯的制備方法介紹）。
我們利用液態(tài)銅的良好流動(dòng)性及均勻性等特點(diǎn)消除了所得石墨烯的晶界，制備出了高質(zhì)量大面積的單層石墨烯薄膜[1]。通過(guò)控制生長(zhǎng)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)溫度等條件，制備了規(guī)則排布的六角石墨烯片，單個(gè)規(guī)則六角石墨烯可以達(dá)到100 微米以上。
我們采用含氮分子吡啶作為碳氮源，利用吡啶分子在銅箔表面的催化脫氫自組裝，可以將氮摻雜石墨烯的生長(zhǎng)溫度降低到300℃[2]。制備的高含氮量摻雜石墨烯具有四邊形形貌特征，呈現(xiàn)陣列型排列，且具備高質(zhì)量的單晶結(jié)構(gòu)。
制備了基于石墨烯電極的高性能的單分子層和多層p 型并五苯和n 型苝酰亞胺場(chǎng)效應(yīng)晶體管，定量分析了第一分子層在有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的作用，獲得了有關(guān)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)和薄膜形貌隨著襯底溫度變化的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了第一分子層對(duì)薄膜生長(zhǎng)以及電荷傳輸?shù)闹匾绊?sup>[3]。
制備了多層石墨烯導(dǎo)電AFM 針尖，并構(gòu)建了具有極小的電阻差異性的烷基硫醇分子結(jié);解決了傳統(tǒng)的金導(dǎo)電AFM 針尖引起的金屬電極/有機(jī)分子界面處的接觸效應(yīng);證明了多層石墨烯導(dǎo)電AFM 針尖具有良好的連續(xù)操作性，耐磨性，以及空氣穩(wěn)定性[4]。
參考文獻(xiàn):
[1] Dechao Geng, Bin Wu, Yunlong Guo, Liping Huang, Yunzhou Xue, Jianyi Chen,Gui Yu, Lang Jiang, Wenping Hu, Yunqi Liu, Proc. Natl. Acad. Sci., 2012, 109(21), 7992–7996.
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[4] Yugeng Wen, Jianyi Chen, Yunlong Guo, Bin Wu, Gui Yu, and Yunqi Liu, Adv. Mater., 2012, 24(26), 3482–3485.
