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铜基石墨烯化学气相沉积法生长,表征及应用研究
一、引言
石墨烯是由单层碳原子按照一定的方式排列而成的材料，具有超强的机械性能、导热性能、电学性能等特殊性质，已经被广泛应用于电子学、能源技术、生物医学等方面。而铜基石墨烯则是一种由铜基底板上生长的石墨烯，相对于其他基板，铜具有较高的导电性和导热性，且易于通过化学方法去除，因此被广泛应用于电子器件制备等方面。本文将探讨铜基石墨烯的化学气相沉积法生长、表征和应用研究。
二、铜基石墨烯的化学气相沉积法生长
化学气相沉积法（CVD）是一种在高温下将气态前体分解生成固态薄膜的工艺。铜基石墨烯的化学气相沉积法生长是指在高温下将含碳量高的有机物质分解后沉积到铜基底板上，通过控制生长条件可以得到单层或多层石墨烯。
1.基板制备和清洗
铜基石墨烯的制备首先需要制备光洁的铜基底板。通常采用机械抛光和电解抛光的方法进行基板处理。接着需要用硝酸、硫酸、盐酸等化学品对基板进行清洗，去除杂质和氧化物。
2.催化剂化学处理
在铜基底板上生长石墨烯需要使用催化剂，这里我们使用的是氨气气氛下的CuCl2。在氨气气氛下，CuCl2会被还原成Cu粉末，这些粉末在高温下会扮演铜原子的角色，在化学气相沉积过程中促进石墨烯的生长。
3.石墨烯的生长
生长石墨烯的关键在于控制反应条件，一般来说，反应温度、反应气氛、前体浓度等都会对石墨烯的质量和生长速率产生影响。
在铜基底板上生长石墨烯可以采用多种前体，如乙烯、丙烯、甲烷等。在高温下，这些前体分子会裂解生成碳原子，这些碳原子会在铜表面结合形成石墨烯。
三、铜基石墨烯的表征
石墨烯的质量和结构对其性能有着至关重要的影响，因此在制备石墨烯时需要对其进行表征。
常用的表征方法包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）等。
1.TEM
透射电子显微镜是一种通过电子束对样品进行成像的显微镜。TEM可以提供石墨烯的形貌、尺寸、层数等信息。
2.SEM
扫描电子显微镜是一种通过电子束扫描样品表面成像的显微镜。SEM可以提供石墨烯的表面形貌和分布情况。
3.AFM
原子力显微镜是一种通过扫描针对样品表面的物理变化进行成像的显微镜。AFM可以提供石墨烯层数、厚度等信息。
4.拉曼光谱
拉曼光谱是一种通过激光对样品进行激励并通过散射光学进行成像的光谱，可以提供石墨烯的结构、层数和缺陷等信息。
5.XPS
X射线光电子能谱是一种通过光子对样品进行激励，并对样品产生的电子进行分析的表征方法，可以提供石墨烯的表面化学性质等信息。
四、铜基石墨烯的应用
铜基石墨烯作为一种新型材料，具有许多优异的性质，对于电子器件制备、催化剂、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
1.电子器件制备
铜基石墨烯具有较高的导电性和导热性，在电子器件制备中可以应用于场效应晶体管、光伏器件、纳米电子器件等方面。
2.催化剂
铜基石墨烯具有大的比表面积和高的电子传输速率，因此可以用作催化剂的载体，并在催化剂领域具有广泛应用。
3.生物医学
铜基石墨烯相比其他石墨烯具有更高的生物相容性，因此可以用于生物医学领域的生物传感器、药物输送以及组织工程等方面。
五、结论
本文介绍了铜基石墨烯的化学气相沉积法生长、表征、应用等方面的研究进展。随着石墨烯研究的深入，铜基石墨烯在电子器件、催化剂、生物医学等领域将会得到更加广泛的应用。