1 上海师范大学 化学与材料科学学院, 上海 200234
2 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 中国科学院特种无机涂层重点实验室, 上海 201899
化学气相沉积法是制备大尺寸、高质量石墨烯的有效方法, 其中金属催化剂的性能直接关系到所制备的石墨烯材料的品质, 因此需对金属催化剂进行表面预处理。本文研究了不同的预处理工艺对常用的铜基底催化剂表面状态的影响, 提出了钝化膏酸洗和电化学抛光协同处理的有效方法, 并对电化学抛光工艺参数(抛光电压、时间)以及铜基底退火工艺(退火温度、时间)等进行了系统研究。研究表明: 电化学抛光电压过高、抛光时间过长容易导致过度抛光, 合适的抛光电压和抛光时间分别为8 V和8 min。退火温度和时间对铜催化剂表面晶粒形态影响较大, 经1000 ℃退火处理30 min后, 铜箔表面晶粒尺寸更大, 分布更均匀。此外, 对CVD法生长制备的石墨烯样品进行表征, 电镜图片和拉曼光谱显示, 获得的石墨烯薄膜的层数较少, 且结构缺陷较少。
铜基底 预处理 化学气相沉积法 石墨烯 copper substrate pretreatment chemical vapor deposition graphene
1 渤海大学新能源学院, 锦州 121013
2 锦州师范高等专科学校, 锦州 121000
本文对在抛光铜衬底上通过填隙法制备的高质量石墨烯薄膜进行了详细研究。在电化学机械抛光后的铜衬底上制备石墨烯晶畴, 降低了晶畴的成核密度。利用光学显微镜和扫描电子显微镜对抛光铜衬底和未抛光铜衬底上制备的石墨烯晶畴进行测试, 测试结果表明, 铜衬底的表面形态对于降低石墨烯的成核密度, 增大石墨烯晶畴的尺寸起到了至关重要的作用。利用拉曼面扫描证明了所制备的石墨烯晶畴为单层、均匀的石墨烯晶畴。然后, 通过填隙法在抛光铜衬底上制备出由大尺寸单层的六边形石墨烯晶畴组成的石墨烯连续薄膜, 并且通过流程示意图解释了填隙法制备高质量石墨烯薄膜的过程。本文所提出的在抛光铜衬底上通过填隙法制备石墨烯薄膜的技术, 能够有效提高石墨烯薄膜的质量, 进而有效改善石墨烯基电子器件的性能。
填隙法 化学气相沉积 石墨烯 抛光 成核密度 铜衬底 gap-filling method chemical vapor deposition graphene polishing nucleated density copper substrate
