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化学气相沉积法制备石墨烯的铜衬底预处理研究

王浪 冯伟 杨连乔 张建华

化学气相沉积法制备石墨烯的铜衬底预处理研究

王浪, 冯伟, 杨连乔, 张建华
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  • 铜作为一种在化学气相沉积法制备石墨烯中被广泛采用的衬底材料,其表面形貌和质量对石墨烯的品质有较大的影响. 提出了一种简单有效的铜衬底预处理方法,在生长石墨烯前,将铜衬底在浓度为1 mol/L的硝酸铁水溶液中进行预刻蚀,研究了不同刻蚀时间的影响. 发现当预刻蚀时间为90 s时,经石墨烯生长后得到了相对平整且无杂质颗粒的表面;与盐酸预刻蚀及电化学抛光方法进行了比较,实验结果表明,硝酸铁溶液预刻蚀的效果优于盐酸处理,可与电化学抛光效果比拟,且操作更为简单快捷. 经过不同型号铜衬底实验验证,此方法具有普遍适用性.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2011CB013100)和国家科技支撑计划(批准号:2011BAE01B14)资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]
    [3]

    Liao L, Lin Y C, Bao M, Cheng R, Bai J, Liu Y, Qu Y, Wang K L, Huang Y, Duan X 2010 Nature 467 305

    [4]
    [5]

    Bae S, Kim H, Lee Y, Xu X, Park J S, Zheng Y, Balakrishnan J, Lei T, Kim H R, Song Y I, Kim Y J, Kim K S, Ozyilmaz B, Ahn J H, Hong B H, Iijima S 2010 Nat. Nanotechnol. 5 574

    [6]

    Qin M M, Ji W, Feng Y Y, Feng W 2014 Chin. Phys. B 23 028103

    [7]
    [8]
    [9]

    Stoller M D, Park S, Zhu Y, An J, Ruoff R S 2008 Nano Lett. 8 3498

    [10]
    [11]

    Ma L, Tan Z B, Tan C L, Liu G T, Yang C L, Lv L 2011 Acta Phys. Sin. 60 107302 (in Chinese)[马丽, 谭振兵, 谭长玲, 刘广同, 杨昌黎, 吕力 2011 物理学报 60 107302]

    [12]

    Park S, An J, Jung I, Piner R D, An S J, Li X, Velamakanni A, Ruoff R S 2009 Nano Lett. 9 1593

    [13]
    [14]
    [15]

    Huang L X, Chen Y F, Li P J, Huang R, He J R, Wang Z G, Hao X, Liu J B, Zhang W L, Li Y R 2012 Acta Phys. Sin. 61 156103 (in Chinese)[黄乐旭, 陈远富, 李萍剑, 黄然, 贺加瑞, 王泽高, 郝昕, 刘竞博, 张万里, 李言荣 2012 物理学报 61 156103]

    [16]

    Li J, Wang L, Feng Z H, Yu C, Liu Q B, Dun S B, Cai S J 2012 Chin. Phys. B 21 097304

    [17]
    [18]
    [19]

    Li X, Cai W, An J, Kim S, Nah J, Yang D, Piner R, Velamakanni A, Jung I, Tutuc E, Banerjee S K, Colombo L, Ruoff R S 2009 Science 324 1312

    [20]

    Wang W R, Zhou Y X, Li T, Wang Y L, Xie X M 2012 Acta Phys. Sin. 61 038702 (in Chinese)[王文荣, 周玉修, 李铁, 王跃林, 谢晓明 2012 物理学报 61 038702]

    [21]
    [22]
    [23]

    Kim K S, Zhao Y, Jang H, Lee S Y, Kim J M, Kim K S, Ahn J H, Kim P, Choi J Y, Hong B H 2009 Nature 457 706

    [24]
    [25]

    Gao L, Ren W, Xu H, Jin L, Wang Z, Ma T, Ma L P, Zhang Z, Fu Q, Peng L M, Bao X, Cheng H M 2012 Nat. Commun. 3 1

    [26]
    [27]

    Sutter P W, Flege J I, Sutter E A 2008 Nat. Mater. 7 406

    [28]

    Coraux J, NDiaye A T, Busse C, Michely T 2008 Nano Lett. 8 565

    [29]
    [30]
    [31]

    Li X, Magnuson C W, Venugopal A, Tromp R M, Hannon J B, Vogel E M, Colombo L, Ruoff R S 2011 J. Am. Chem. Soc. 133 2816

    [32]
    [33]

    Wang H, Wang G, Bao P, Yang S, Zhu W, Xie X, Zhang W J 2012 J. Am. Chem. Soc. 134 3627

    [34]

    Wu T, Ding G, Shen H, Wang H, Sun L, Jiang D, Xie X, Jiang M 2013 Adv. Funct. Mater. 23 198

    [35]
    [36]
    [37]

    Chen S, Ji H, Chou H, Li Q, Li H, Suk J W, Piner R, Liao L, Cai W, Ruoff R S 2013 Adv. Mater. 25 2062

    [38]
    [39]

    Ferrari A C, Meyer J C, Scardaci V, Casiraghi C, Lazzeri M, Mauri F, Piscanec S, Jiang D, Novoselov K S, Roth S, Geim A K 2006 Phy. Rev. Lett. 97 187401

    [40]
    [41]

    Li Q, Chou H, Zhong J H, Liu J Y, Dolocan A, Zhang J, Zhou Y, Ruoff R S, Chen S S, Cai W W 2013 Nano Lett. 13 486

  • [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]
    [3]

    Liao L, Lin Y C, Bao M, Cheng R, Bai J, Liu Y, Qu Y, Wang K L, Huang Y, Duan X 2010 Nature 467 305

    [4]
    [5]

    Bae S, Kim H, Lee Y, Xu X, Park J S, Zheng Y, Balakrishnan J, Lei T, Kim H R, Song Y I, Kim Y J, Kim K S, Ozyilmaz B, Ahn J H, Hong B H, Iijima S 2010 Nat. Nanotechnol. 5 574

    [6]

    Qin M M, Ji W, Feng Y Y, Feng W 2014 Chin. Phys. B 23 028103

    [7]
    [8]
    [9]

    Stoller M D, Park S, Zhu Y, An J, Ruoff R S 2008 Nano Lett. 8 3498

    [10]
    [11]

    Ma L, Tan Z B, Tan C L, Liu G T, Yang C L, Lv L 2011 Acta Phys. Sin. 60 107302 (in Chinese)[马丽, 谭振兵, 谭长玲, 刘广同, 杨昌黎, 吕力 2011 物理学报 60 107302]

    [12]

    Park S, An J, Jung I, Piner R D, An S J, Li X, Velamakanni A, Ruoff R S 2009 Nano Lett. 9 1593

    [13]
    [14]
    [15]

    Huang L X, Chen Y F, Li P J, Huang R, He J R, Wang Z G, Hao X, Liu J B, Zhang W L, Li Y R 2012 Acta Phys. Sin. 61 156103 (in Chinese)[黄乐旭, 陈远富, 李萍剑, 黄然, 贺加瑞, 王泽高, 郝昕, 刘竞博, 张万里, 李言荣 2012 物理学报 61 156103]

    [16]

    Li J, Wang L, Feng Z H, Yu C, Liu Q B, Dun S B, Cai S J 2012 Chin. Phys. B 21 097304

    [17]
    [18]
    [19]

    Li X, Cai W, An J, Kim S, Nah J, Yang D, Piner R, Velamakanni A, Jung I, Tutuc E, Banerjee S K, Colombo L, Ruoff R S 2009 Science 324 1312

    [20]

    Wang W R, Zhou Y X, Li T, Wang Y L, Xie X M 2012 Acta Phys. Sin. 61 038702 (in Chinese)[王文荣, 周玉修, 李铁, 王跃林, 谢晓明 2012 物理学报 61 038702]

    [21]
    [22]
    [23]

    Kim K S, Zhao Y, Jang H, Lee S Y, Kim J M, Kim K S, Ahn J H, Kim P, Choi J Y, Hong B H 2009 Nature 457 706

    [24]
    [25]

    Gao L, Ren W, Xu H, Jin L, Wang Z, Ma T, Ma L P, Zhang Z, Fu Q, Peng L M, Bao X, Cheng H M 2012 Nat. Commun. 3 1

    [26]
    [27]

    Sutter P W, Flege J I, Sutter E A 2008 Nat. Mater. 7 406

    [28]

    Coraux J, NDiaye A T, Busse C, Michely T 2008 Nano Lett. 8 565

    [29]
    [30]
    [31]

    Li X, Magnuson C W, Venugopal A, Tromp R M, Hannon J B, Vogel E M, Colombo L, Ruoff R S 2011 J. Am. Chem. Soc. 133 2816

    [32]
    [33]

    Wang H, Wang G, Bao P, Yang S, Zhu W, Xie X, Zhang W J 2012 J. Am. Chem. Soc. 134 3627

    [34]

    Wu T, Ding G, Shen H, Wang H, Sun L, Jiang D, Xie X, Jiang M 2013 Adv. Funct. Mater. 23 198

    [35]
    [36]
    [37]

    Chen S, Ji H, Chou H, Li Q, Li H, Suk J W, Piner R, Liao L, Cai W, Ruoff R S 2013 Adv. Mater. 25 2062

    [38]
    [39]

    Ferrari A C, Meyer J C, Scardaci V, Casiraghi C, Lazzeri M, Mauri F, Piscanec S, Jiang D, Novoselov K S, Roth S, Geim A K 2006 Phy. Rev. Lett. 97 187401

    [40]
    [41]

    Li Q, Chou H, Zhong J H, Liu J Y, Dolocan A, Zhang J, Zhou Y, Ruoff R S, Chen S S, Cai W W 2013 Nano Lett. 13 486

  • [1] 张晓波, 青芳竹, 李雪松. 化学气相沉积石墨烯薄膜的洁净转移. 物理学报, 2019, 68(9): 096801. doi: 10.7498/aps.68.20190279
    [2] 王彬, 冯雅辉, 王秋实, 张伟, 张丽娜, 马晋文, 张浩然, 于广辉, 王桂强. 化学气相沉积法制备的石墨烯晶畴的氢气刻蚀. 物理学报, 2016, 65(9): 098101. doi: 10.7498/aps.65.098101
    [3] 王文荣, 周玉修, 李铁, 王跃林, 谢晓明. 高质量大面积石墨烯的化学气相沉积制备方法研究. 物理学报, 2012, 61(3): 038702. doi: 10.7498/aps.61.038702
    [4] 李浩, 付志兵, 王红斌, 易勇, 黄维, 张继成. 铜基底上双层至多层石墨烯常压化学气相沉积法制备与机理探讨. 物理学报, 2017, 66(5): 058101. doi: 10.7498/aps.66.058101
    [5] 杨慧慧, 高峰, 戴明金, 胡平安. 介电层表面直接生长石墨烯的研究进展. 物理学报, 2017, 66(21): 216804. doi: 10.7498/aps.66.216804
    [6] 韩林芷, 赵占霞, 马忠权. 化学气相沉积法制备大尺寸单晶石墨烯的工艺参数研究. 物理学报, 2014, 63(24): 248103. doi: 10.7498/aps.63.248103
    [7] 王波, 房玉龙, 尹甲运, 刘庆彬, 张志荣, 郭艳敏, 李佳, 芦伟立, 冯志红. 表面预处理对石墨烯上范德瓦耳斯外延生长GaN材料的影响. 物理学报, 2017, 66(24): 248101. doi: 10.7498/aps.66.248101
    [8] 张忠强, 贾毓瑕, 郭新峰, 葛道晗, 程广贵, 丁建宁. 凹槽铜基底表面与单层石墨烯的相互作用特性研究. 物理学报, 2018, 67(3): 033101. doi: 10.7498/aps.67.20172249
    [9] 谷季唯, 王锦程, 王志军, 李俊杰, 郭灿, 唐赛. 不同衬底条件下石墨烯结构形核过程的晶体相场法研究. 物理学报, 2017, 66(21): 216101. doi: 10.7498/aps.66.216101
    [10] 郝志彪, 李贺军, 闫桂沈. 热解碳化学气相沉积中的多重定态和非平衡相变的研究. 物理学报, 2002, 51(2): 326-331. doi: 10.7498/aps.51.326
    [11] 郭平生, 陈 婷, 曹章轶, 张哲娟, 陈奕卫, 孙 卓. 场致发射阴极碳纳米管的热化学气相沉积法低温生长. 物理学报, 2007, 56(11): 6705-6711. doi: 10.7498/aps.56.6705
    [12] 冯秋菊, 许瑞卓, 郭慧颖, 徐坤, 李荣, 陶鹏程, 梁红伟, 刘佳媛, 梅艺赢. 衬底位置对化学气相沉积法制备的磷掺杂p型ZnO纳米材料形貌和特性的影响. 物理学报, 2014, 63(16): 168101. doi: 10.7498/aps.63.168101
    [13] 董艳芳, 何大伟, 王永生, 许海腾, 巩哲. 一种简单的化学气相沉积法制备大尺寸单层二硫化钼. 物理学报, 2016, 65(12): 128101. doi: 10.7498/aps.65.128101
    [14] 韩道丽, 赵元黎, 赵海波, 宋天福, 梁二军. 化学气相沉积法制备定向碳纳米管阵列. 物理学报, 2007, 56(10): 5958-5964. doi: 10.7498/aps.56.5958
    [15] 王健雄, 彭景翠, 陈小华, 邓福铭, 吴国涛, 杨杭生, 王淼, 卢筱楠, 李文铸. 射频等离子体辅助化学气相沉积方法生长碳纳米洋葱. 物理学报, 2001, 50(7): 1264-1267. doi: 10.7498/aps.50.1264
    [16] 闫小琴, 刘祖琴, 唐东升, 慈立杰, 刘东方, 周振平, 梁迎新, 袁华军, 周维亚, 王 刚. 衬底对化学气相沉积法制备氧化硅纳米线的影响. 物理学报, 2003, 52(2): 454-458. doi: 10.7498/aps.52.454
    [17] 于 威, 刘丽辉, 侯海虹, 丁学成, 韩 理, 傅广生. 螺旋波等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜. 物理学报, 2003, 52(3): 687-691. doi: 10.7498/aps.52.687
    [18] 冯秋菊, 李芳, 李彤彤, 李昀铮, 石博, 李梦轲, 梁红伟. 外电场辅助化学气相沉积方法制备网格状β-Ga2O3纳米线及其特性研究. 物理学报, 2018, 67(21): 218101. doi: 10.7498/aps.67.20180805
    [19] 张 暐, 奚中和, 薛增泉. 石墨基底上垂直生长碳纳米管为芯的碳锥结构. 物理学报, 2007, 56(12): 7165-7169. doi: 10.7498/aps.56.7165
    [20] 曾湘波, 王 博, 戴松涛, 廖显伯, 刁宏伟, 向贤碧, 常秀兰, 徐艳月, 胡志华, 郝会颖, 孔光临. 等离子体增强化学气相沉积法实现硅纳米线掺硼. 物理学报, 2004, 53(12): 4410-4413. doi: 10.7498/aps.53.4410
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-15
  • 修回日期:  2014-04-29
  • 刊出日期:  2014-09-05

化学气相沉积法制备石墨烯的铜衬底预处理研究

  • 1. 上海大学, 新型显示技术及应用集成教育部重点实验室, 上海 200072;
  • 2. 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200072
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2011CB013100)和国家科技支撑计划(批准号:2011BAE01B14)资助的课题.

摘要: 铜作为一种在化学气相沉积法制备石墨烯中被广泛采用的衬底材料,其表面形貌和质量对石墨烯的品质有较大的影响. 提出了一种简单有效的铜衬底预处理方法,在生长石墨烯前,将铜衬底在浓度为1 mol/L的硝酸铁水溶液中进行预刻蚀,研究了不同刻蚀时间的影响. 发现当预刻蚀时间为90 s时,经石墨烯生长后得到了相对平整且无杂质颗粒的表面;与盐酸预刻蚀及电化学抛光方法进行了比较,实验结果表明,硝酸铁溶液预刻蚀的效果优于盐酸处理,可与电化学抛光效果比拟,且操作更为简单快捷. 经过不同型号铜衬底实验验证,此方法具有普遍适用性.

English Abstract

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