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SiO2/Si衬底上石墨烯的制备与结构表征

康朝阳 唐军 李利民 闫文盛 徐彭寿 韦世强

SiO2/Si衬底上石墨烯的制备与结构表征

康朝阳, 唐军, 李利民, 闫文盛, 徐彭寿, 韦世强
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  • 在分子束外延(MBE)设备中,利用直接沉积C原子的方法在覆盖有SiO2的Si衬底(SiO2/Si)上生长石墨烯,并通过Raman光谱和近边X射线吸收精细结构谱等实验技术对不同衬底温度(500℃,600℃,700℃,900℃,1100℃,1200℃)生长的薄膜进行结构表征.实验结果表明,在衬底温度较低时生长的薄膜是无定形碳,在衬底温度高于700℃时薄膜具有石墨烯的特征,而且石墨烯的结晶质量随着衬底温度的升高而改善,但过高的衬底温度会使石墨烯质量降低.衬底温度为1100℃时结晶质量最好.衬底温度较低时C原子活性较低,难以形成有序的C-sp2六方环.而衬底温度过高时(1200℃),衬底表面部分SiO2分解,C原子与表面的Si原子或者O原子结合而阻止石墨烯的形成,并产生表面缺陷导致石墨烯结晶变差.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50872128)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-04-13
  • 修回日期:  2011-06-08
  • 刊出日期:  2012-03-15

SiO2/Si衬底上石墨烯的制备与结构表征

  • 1. 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 合肥 230029
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50872128)资助的课题.

摘要: 在分子束外延(MBE)设备中,利用直接沉积C原子的方法在覆盖有SiO2的Si衬底(SiO2/Si)上生长石墨烯,并通过Raman光谱和近边X射线吸收精细结构谱等实验技术对不同衬底温度(500℃,600℃,700℃,900℃,1100℃,1200℃)生长的薄膜进行结构表征.实验结果表明,在衬底温度较低时生长的薄膜是无定形碳,在衬底温度高于700℃时薄膜具有石墨烯的特征,而且石墨烯的结晶质量随着衬底温度的升高而改善,但过高的衬底温度会使石墨烯质量降低.衬底温度为1100℃时结晶质量最好.衬底温度较低时C原子活性较低,难以形成有序的C-sp2六方环.而衬底温度过高时(1200℃),衬底表面部分SiO2分解,C原子与表面的Si原子或者O原子结合而阻止石墨烯的形成,并产生表面缺陷导致石墨烯结晶变差.

English Abstract

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