石墨烯制备方法及研究进展.pdfVIP

姜丽丽 等 ：石墨烯制备方法及研究进展 石墨烯制备方法及研究进展 姜妾丽嗣丽明，，鲁首 难雄 (西南交通大学 材料科学与工程学院，材料先进技术教育部重点实验室，四川 成都 610031) 摘 要 ： 近年来，石墨烯 以其独特 的结构和优异的材 种用于制备石墨烯薄层材料 的新技术层 出不穷，并朝 料性能而广泛应用于物理、化学及材料学等领域。参 着高质量、大面积、尺寸可控、层数可控的方 向不断发 考了必威体育精装版的参考文献资料，综述 了石墨烯的制备方法， 展 。目前 ，应用于制备石墨烯薄层材料 的方法有 以下 如外延生长、气相沉积 、机械剥离、氧化还原等方法，并 几种 。 探讨 了各种制备方法的研究进展及未来的发展方向。 2．1 外延生长法 关键词 ： 石墨烯 ；制备；方法 外延生长法 (epitaxialgrowth)是 Berger等l1挖] 中图分类号 ： TB34 文献标识码 ：A 基于前人 的研究所发 明的制备石墨烯薄层材料 的方 文章编号 ：1001—9731(2012)23—3185—05 法 。该法通过高温 ( 1300℃)加热大面积单 晶 SiC， 在超高真空或常压下脱除 si留下 C，进而得到面积与 1 引 言 原有 SiC薄片相当的石墨烯薄层 。虽然该方法制备 的 石墨烯 自2004年被成功制备以来 ，因其独特的结 石墨烯薄层材料 的本征迁移率为 2．0×10。cm ／(V · 构和性能，备受人们青睐 。单原子层石墨烯材料理论 s)l1引，低于理论计算值，但是该制备方法仍广泛应用 表面积可达 2630m ／g_1]，半导体本征迁移率高达 2 于石墨烯 晶体管 的研究。Shivaraman等Ⅲ】尝试对 ×10cm。／(V ·s)，弹性模量约为 1．0TPa，热传导率 SiC进行化学抛光 ，再对得到 的 4H—SiC进行高温加 约为 5000W ／(m ·K)，透光率高达 97．7 。这些优异 热，在 1400℃制备石墨烯。Aristov等l1则使用立方 的性能使得石墨烯材料受到人们越来越多的关注和研 体结构 ~l-SiC作为基底 ，同样制得 了高质量石墨烯薄 究 。 层材料。外延生长法制备条件苛刻，均要求在高温、高 石墨烯之所以有如此优异 的材料性能，主要取决于 真空或某特定气氛及单 晶衬底等条件下进行 ，且制得 石墨烯的分子结构。它是一种 sp杂化 C原子形成 的 的石墨烯不易从衬底上分离 出来 ，基本不能成为大规 六边形二维网格结构不断扩展得到的单层 、两层或多层 模制备石墨烯的实用方法。 (10层)材料，其结构如图1所示。基于上述优异的材 2．2 化学气相沉积法 料性能，石墨烯薄层材料在电子、信息、能源、生物 医学 化学气 相 沉 积法 (chemicalvapordeposition， 等领域得到广泛的研究与应用，成为近年来炙手可热 的 CVD)是反应物在高温 、气态条件下发生化学反应 ，生 研究热点[4]。本文详细综述了石墨烯的各种制备方法 成 的固态物质沉积在加热 的固态基体表面 ，进而制得 和原理，各方法的优缺点及 目前的研究进展。 薄膜材料的工艺技术。CVD是 目前工业上应用最广 泛的一种大规模制备薄膜材料的技术之一 ，也广泛应 用于石墨烯 的制备 。1969年，May等_1]发现低能 电 子