石墨烯的表征方法.pdf

彭黎琼等石墨烯的表征方法
: 305 5
文章编号: ( )
1001-9 73 1 201 3 2 1-305 5-05
石墨烯的表征方法∗
彭黎琼,谢金花,郭超,张东
同济大学材料科学与工程学院先进土木工程材料教育部重点实验室上海
( , 200092)
摘要: 单层石墨烯的厚度为,在垂直方向和光学显微镜一般用来判断石墨烯的层
5nm Raman、AFM
上有约的起伏,且不同工艺制备的石墨烯层数和数而和则可对石墨烯的结构进行表征
1 nm , IR、XPS UV ,
结构有所不同,如何有效地鉴定石墨烯的层数和结构用来监控石墨烯的合成过程
。
是获得高质量石墨烯的关键步骤之一。介绍了光学显光学显微镜和表征
SEM
微镜、扫描电子显微镜( )、透射电子显微镜光学显微镜是快速简便表征石墨烯层数的一种有
SEM
( )、原子力显微镜( )、拉曼光谱( )、红效方法等[1 ]发现采用涂有氧化物的硅片作为
TEM AFM Raman 。Geim
外光谱( )、射线光电子能谱( )和紫外可见光衬底调整硅的厚度到在一定波长光波的照射
IR X XPS - , 300nm,
谱( )等几种用来表征石墨烯的主要方法。下可以利用衬底和石墨烯的反射光光强的不同所造
UV-Vis ,
关键词: 石墨烯;表征;层数;结构;显微镜;光谱成的颜色和对比度差异来分辨层数根据
。 Roddaro
中图分类号: 文献标识码: 等[2]研究这是由于单层石墨层和衬底对光线产生一定
TN383 A
: / 的干涉有一定的对比度因而在光学显微镜下可以分
DOI 9 6 9 j .-9 73 1 .201 1 .001 , ,
辨出单层石墨烯此外用于观察的衬底也可以选用
引言。,
1 其它材料如和等所得的石墨
, Si3 N4 、Al2 O 3 PMMA ,
碳是一种常见且用途广泛的元素年富勒烯和衬底背景颜色的光对比度也可以通过许多图像处
。 1 985
烯和年碳纳米管等新型碳材料的发现掀起了碳理的方法来达到准确分辨的目的
1 9 9 1 , 。
材料研究的热潮而对于二维准晶体科学界一直存也可以用来表征石墨烯形貌这是因为
。, SEM ,
在争议一般情况下随着物质厚度的减小其汽化温图像的颜色和表面褶皱可以大致反映出石墨烯
。, , SEM
度也会急剧减小当厚度只有十几个分子层时物质会的层数单层石墨烯在下是有着一定厚度褶皱
, , 。 SEM
变得不稳定从而在室温下迅速分解因此严格的二维的不平整面为了降低其表面能单层石墨烯形貌会由
, , ,
晶体材料被认为是不存在的直到年二维向三维转变所以单层石墨烯的表面褶皱明显大
。 2004 ,Novosel- ,
等第次剥离出并观测到单层石墨烯单层石墨于双层石墨烯并且随着石墨烯层数的增多褶皱程度
ov 1 。, ,
烯的发现从根本上动摇了理论界一直以来的观点在越来越小这样可以认为在图像中颜色较深的位置石
, 。
科学界引起了新一轮研究碳质材料的热潮墨层数较多颜色较浅的位置石墨层数相对较少
。, 。
目前石墨烯的制备方法主要有微机械剥