论文总字数：20072字

摘 要

摘 要

PECVD方法是一种制备可控、高质量的石墨烯方法，本论文中采用PECVD方法，在铜箔和泡沫镍基底上制备了石墨烯，并进行了以下两个方面的探索：

1. 石墨烯的PECVD制备工艺参数对其质量的影响：

通过改变石墨烯制备中的工艺参数（射频电源功率、沉积时间和沉积温度），使用扫描电子显微镜和拉曼光谱分析仪来表征石墨烯的质量，观察不同制备条件对石墨烯质量的影响，找出这种变化的规律并分析其产生原因。

2. 石墨烯的不同生长基底对其质量的影响：

通过改变石墨烯制备中的沉积衬底（铜箔、泡沫镍），利用电子扫描显微镜和拉曼光谱分析仪等表征技术分析不同衬底对生长石墨烯质量的影响并分析其原因。

研究结论如下：

1. 石墨烯的PECVD制备工艺参数对石墨烯质量的影响：

通过拉曼光谱表征结果可以发现，射频电源功率越高、沉积时间越长、沉积温度越高，制备得到的石墨烯层数越多。

2.不同沉积衬底对石墨烯生长情况及成品质量的影响：

在铜箔和泡沫镍两种基底上，石墨烯均在缓冲薄膜的基础上长出纳米尺度的三维网状纳米墙结构。这一结构拥有极大的比表面积，在催化氧化等多个方面具有极高的潜在应用价值。

关键词： 高质量石墨烯；PECVD；制备研究

Abstract

Abstract

The PECVD method is a method for preparing controlled and high-quality graphene. In this paper, PECVD was used to prepare graphene on copper foil and nickel foam substrate, and the following two aspects were explored:

1. The effect of PECVD preparation process parameters on the quality of graphene:

By changing the process parameters (RF power, deposition time and deposition temperature) in the preparation of graphene, the quality of graphene was characterized using scanning electron microscopy and Raman spectroscopy to observe the effect of different preparation conditions on the quality of graphene. Take this pattern of change and analyze its causes.

2. The effect of different growth substrates on graphene:

By changing the deposition substrate (copper foil, nickel foam) in the preparation of graphene, the effect of different substrates on the quality of grown graphene was analyzed by characterization techniques such as electron scanning microscope and Raman spectroscopy, and the reasons were analyzed.

The findings are as follows:

1. Influence of graphene PECVD preparation process parameters on the quality of graphene:

Raman spectroscopy characterization results show that the higher the RF power supply, the longer the deposition time and the higher the deposition temperature, the more graphene layers are prepared.

2. Effects of different deposition substrates on graphene growth and product quality:

On the copper foil and nickel foam substrates, graphene grows on the basis of a buffer film, a nanometer-scale three-dimensional mesh nanowall structure. This structure has a very large specific surface area and has a very high potential application value in many aspects such as catalytic oxidation.

KEY WORDS: High-quality graphene; PECVD; Preparation research

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 6

1.1 石墨烯简介 6

1.1.1 石墨烯的晶体结构与能带结构 6

1.1.2 石墨烯的性质及应用方向 6

1.1.3 制备石墨烯的常用方法对比 7

1.1.4石墨烯的常用表征技术^[16] 8

1.2 本文的研究背景和主要研究内容 10

1.2.1 本文的研究背景 10

1.2.2 本文的主要研究内容 11

第二章 实验方案 12

2.1 实验原料及实验设备 12

2.1.1 原料与试剂 12

2.1.2 实验设备 12

2.2 实验流程 13

2.2.1 石墨烯的制备 13

2.2.2 石墨烯的表征 13

第三章 铜箔表面的石墨烯制备研究 15

3.1 拉曼光谱表征结果 15

3.2 SEM表征结果 17

3.3 本章小结 18

第四章 三维泡沫镍表面的石墨烯制备研究 19

4.1 拉曼光谱表征结果 19

4.2 SEM表征结果 23

4.3 本章小结 25

第五章 不同工艺参数对石墨烯质量的影响 26

5.1 射频电源功率对石墨烯质量的影响 26

5.2 沉积时间对石墨烯质量的影响 27

5.3 沉积温度对石墨烯质量的影响 28

5.4 本章小结 29

第六章 结论与分析 30

致谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

1.1 石墨烯简介

1.1.1 石墨烯的晶体结构与能带结构

石墨烯是由单层碳原子构成的二维结构材料，其独特的物理、化学性能主要来源于它的晶体结构，及其能带结构。

在石墨烯的单层二维平面上，碳原子以sp²杂化排布，形成蜂窝状的网络结构。如图1.1(a)所示，石墨烯的每个原胞都含有两个不等价的碳原子Ａ和Ｂ，其等边六边形晶格由两组相互贯穿的正三角形子晶格组成，二者的键角为120°，Ｃ-Ｃ键长a≈0.142nm。

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