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绝缘衬底上石墨烯的CVD生长研究的中期报告 前言: 本报告是关于绝缘衬底上石墨烯的CVD生长研究的中期报告,旨在总结前期研究成果,分析存在的问题,并提出下一步研究计划。 一、研究背景及意义 石墨烯是一种具有极高导电、导热性能和优异力学性能的二维材料,具有广泛的应用前景,如电子器件、能源存储、生物传感等。但是,由于自身较弱的一些物理性质,如零带隙、易氧化等,对其应用的限制也很大。因此,开发可大规模制备的高品质石墨烯是当前研究的热点和难点之一。 CVD生长技术是目前制备大面积、高品质石墨烯的主要方法之一,而采用绝缘衬底则可避免石墨烯与底部衬底相互影响。因此,研究绝缘衬底上石墨烯的CVD生长具有重要的意义和应用价值。 二、研究方法及进展 本研究选取了石英玻璃作为绝缘衬底,采用常规CVD生长方法,在600~1000℃的不同温度下对石墨烯进行生长,调节气体流量和时间等条件,结合SEM、AFM、XRD、Raman等表征手段对生长样品进行分析。 经过前期探索,我们确定了适宜的生长条件:在850℃左右生长石墨烯,反应时间为30分钟,流量比为25:25:1(CH4:H2:Ar)。 通过SEM和AFM分析,我们发现在优化条件下,绝缘衬底上石墨烯呈均匀、连续、光洁的单层形态,两侧呈六角形,边长约为100nm,厚度约为0.34nm,且晶格方向与衬底平面呈60°角状,这与理论计算结果相符。 通过XRD和Raman分析,我们发现生长的石墨烯具有典型的2D材料特征,且石墨烯晶体结构较为完整、纯净,并且缺陷较少。 三、存在问题及下一步研究计划 虽然我们在绝缘衬底上成功地生长出了高质量石墨烯,但是我们也发现了研究中存在的问题: (1)石英玻璃表面较为粗糙,会对石墨烯的生长和质量产生影响; (2)生长条件中反应温度和时间的变化对石墨烯的形貌和结构影响较大,需要进一步探究; (3)生长过程中气相反应机理有待深入研究,以优化生长条件和提高石墨烯质量。 因此,下一步我们将着重解决上述问题,并深入探究绝缘衬底上石墨烯的生长机理和性质,以提高生长效率和质量,并实现石墨烯的工程化应用。