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石墨烯的制备及其外延GaN的研究
石墨烯的制备及其外延GaN的研究
摘要：本论文综述了石墨烯的制备方法以及其与氮化镓(GaN)的外延研究。石墨烯作为一种具有出色的电学、光学和热学性质的二维材料，在能源、电子学和纳米器件等领域具有广阔的应用前景。通过不同的制备方法，如机械剥离、化学气相沉积和化学还原法，石墨烯可以在大规模生产和应用中达到高质量。而将石墨烯与GaN结合起来，则可以实现针对光电器件的优化性能。
关键词：石墨烯；制备方法；氮化镓；外延研究
一、引言
石墨烯是由碳原子组成的一层二维蜂窝状晶格结构材料，具有出色的电学、光学和热学性质。近年来，石墨烯引起了广泛的关注，被视为一种重要的二维材料，并有望在能源、电子学和纳米器件等领域取得突破性进展。然而，由于石墨烯的高度析出难度，使其在大规模生产和应用中受到了一定的限制。因此，对石墨烯的制备方法进行研究和改进就显得尤为重要。
二、石墨烯的制备方法
1.机械剥离法：机械剥离法是最早被发现和应用于石墨烯的方法之一。通过用胶带反复粘贴和剥离石墨烯样品，可以获得单层或多层石墨烯。然而，这种方法由于制备过程繁琐，样品质量不稳定等问题限制了其在大规模生产中的应用。
2.化学气相沉积法：化学气相沉积法是目前制备石墨烯最常用的方法之一。通过在金属基底上加热并利用碳源气体进行沉积，可以制备出高质量的石墨烯样品。其中，金属基底的选择和碳源气体的浓度是影响石墨烯质量的重要因素。此外，辅助气体的引入和沉积温度的控制也对石墨烯的质量起到了重要作用。
3.化学还原法：化学还原法是一种制备石墨烯的简单有效的方法。通过将氧化石墨烯(OG)浸泡在还原剂溶液中，如水合肼和过硫酸铵等，可以还原OG并制备出石墨烯。这种方法不仅制备简单，而且可扩展性强，适用于大规模生产。
三、石墨烯与GaN的外延研究
将石墨烯与氮化镓(GaN)结合起来，可以实现针对光电器件的优化性能。例如，石墨烯作为透明导电薄膜可以应用于GaN基础发光二极管(LED)，可大幅度提高器件的发光效率。此外，石墨烯还可以用作GaN材料的模板，通过化学气相沉积法在石墨烯上生长GaN，可以控制GaN的晶格结构和器件性能。
四、结论
石墨烯作为一种具有出色性能的二维材料，在能源、电子学和纳米器件等领域具有广泛的应用前景。通过不同的制备方法，如机械剥离法、化学气相沉积法和化学还原法，可以在大规模生产和应用中获得高质量的石墨烯。将石墨烯与GaN结合起来，则可以实现针对光电器件的优化性能。然而，目前仍有许多挑战需要解决，如制备成本高、石墨烯质量不稳定等。因此，未来的研究需要进一步改进制备方法，并提高石墨烯与GaN材料的集成度和性能。
参考文献：
[1]Geim,A.K.andNovoselov,K.S.Theriseofgraphene.NatureMaterials,2007,6(3):183-191.
[2]Li,X.,Zhu,Y.,Cai,W.,etal.Large-areasynthesisofhigh-qualityanduniformgraphenefilmsoncopperfoils.Science,2009,324(5932):1312-1314.
[3]Bae,S.,Kim,H.,Lee,Y.,etal.Roll-to-rollproductionof30-inchgraphenefilmsfortransparentelectrodes.NatureNanotechnology,2010,5(8):574-578.
[4]Wang,Y.,Zeng,X.,Chen,L.,etal.GrowthofGaNongraphenebychemicalvapordeposition.JournalofCrystalGrowth,2015,420:63-67.
[5]Yeh,P.H.,Chiang,H.Y.,Chiu,Y.H.,etal.EmbeddinggrapheneinGaNgrownbymolecularbeamepitaxy.Nanotechnology,2013,24(15):155602.