MPCVD法在镍基底上低温沉积石墨烯的研究

石墨烯是具有优异性能的二维碳材料。采用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）,以甲烷和氢气为气源,在镍基底上生长石墨烯薄膜,沉积温度在650℃附近。对制备石墨烯薄膜用金相显微镜、原子力显微镜观察其覆盖率和表面形貌,用拉曼光谱仪对沉积薄膜的层数、质量和非晶碳含量进行表征。研究结果表明氢等离子体对表面碳键有明显刻蚀,产生空隙和晶界缺陷;甲烷含量的升高提高了膜层的覆盖率,也促进非晶碳的生成;气压较低时膜层覆盖率较低,较高时膜层厚度明显增加。     

MPCVD工艺参数对石墨烯性能影响的研究

实验采用MPCVD装置，以氢气和甲烷为主要气源，氮气和氩气为辅助气源在镍片上生长石墨烯薄膜，并对不同条件下制备样品进行拉曼光谱仪表征，通过拉曼光谱图中D峰和D′峰峰强来分析石墨烯缺陷含量；2D峰峰强和半高宽来分析薄膜层数。结果显示氮气等离子体离解率低，会增加成膜缺陷不利于成膜；氩气离解率较高，适量的氩气会减少缺陷含量提高膜层质量；较低功率会加速石墨的沉积，较高功率会增加sp3杂化的碳碳键的形成。