石墨烯的制备和表征
本科生科研中期进展报告
一、课题研究背景及意义
众所周知，硅让我们迈入了数字化时代，但研究人员仍然渴望找到一些新材料，让集成电路更小、更快、更便宜。在众多的备选材料中，一种被称为石墨烯graphe
e）的纳米材料最引人瞩目，10层以下的石墨材料Graphe
e和Fewlayergraphe
es一般被统称为石墨烯材料graphe
es。石墨烯由单层六边形平面碳原子环构成，厚度仅相当于一个原子。石墨烯比较显著的优点有很多，例如超强导电性、超高强度和透光性（因为极薄，这使它成为制造可弯曲显示设备和超高速电子器件的理想材料。石墨烯的应用范围很广，从可折叠显示器到有机太阳能电池，从柔性电子产品到智能服装，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。6年前才首次被分离出来的石墨烯，如今已经出现在新型晶体管、存储器和其他器件的原型样品当中。
自2004年安德烈K海姆A
dreGeim教授和科斯佳．诺沃谢洛夫KostyaNovoselov研究员首次制备出石墨烯以来，石墨烯受到了全世界科学家的广泛关注。不过，要让石墨烯离开实验桌，正式摆上商品货架，还必须找到新的方法，大量制造单层均匀的石墨烯薄片，以满足工业化生产的需求。化学气相沉积法Chemicalvapordepositio
是应用最广泛的一种大规模工业化制备半导体薄膜材料的方法，其生产工艺十分完善，因而也成为研究人员制备石墨烯的一条可行性途径。实验证实，化学气相沉积法是制备大尺寸、高质量石墨烯的最省钱方法之一，可以与现有的半导体制造工艺兼容。利用这种方法制备出来的大尺寸石墨烯薄膜不仅具备高硬度和高拉伸强度，其电学特性也是现有材料中最好的。这些单原子层厚的碳薄片是非常有前途的材料，可以用来制造平板显示器所必需的柔性、超薄电极和晶体管。另外，石墨烯还可以制作可折叠的有机发光二极管OLED显示器和有机太阳能电池。单层石墨烯之所以至2004年才被人们发现，是因为表征手段的限制，目前表征石墨烯的有效手段主要有：原子力显微镜、光
f学显微镜、Rama
光谱、XRD（X射线衍射仪）。随着石墨烯制备工艺的不同，其表征手段也在进一步发展之中。
二、科研的主要内容
我们首先将前人对石墨烯的研究工作进行了总结，主要集中在2004年单层石墨烯被制备出来至今，并对一些制备、表征手段进行了比较。然后在相关文献的基础上，采用化学气相沉积法在Ni基上制备石墨烯，经过我们的努力，最终获得了制备石墨烯薄膜的较适合条件，并通过控制改变石墨烯的生长条件，得到r