研究目的
为了阐明受控气氛中热处理对SiO2和Al2O3衬底上单层石墨烯掺杂和应变的影响,并理解衬底在这些过程中的作用。
研究成果
在氧气中进行热处理能有效实现SiO2基底上石墨烯的p型掺杂,但该掺杂状态因水蒸气作用在空气中不稳定。应变效应同样存在且可与掺杂效应分离?;灼鸸丶饔?,SiO2比Al2O3具有更佳的掺杂效果,这可能源于亲水性差异及分子捕获作用的区别。
研究不足
该研究仅限于特定基底(SiO2和Al2O3)及热处理条件;其他电介质或环境因素的作用可能未得到充分探究。掺杂与去掺杂的动力学及机理尚需进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
研究通过在受控气氛(如O?、CO?、He、N?)中对石墨烯进行热处理以诱导掺杂和应变,采用拉曼光谱和原子力显微镜进行表征。
2:样品选择与数据来源:
石墨烯样品通过化学气相沉积法在铜基底上制备,转移至SiO?/Si或Al?O?/Si衬底后进行多种热处理。
3:实验设备与材料清单:
用于热处理的不锈钢腔室、Parr 4651型反应器(水蒸气实验)、布鲁克Senterra和堀场LabRam HR-Evolution显微拉曼光谱仪、布鲁克FAST-SCAN与Veeco DI3100原子力显微镜。
4:实验流程与操作步骤:
样品在不同气体中以等时或等温方式处理至最高450°C,随后通过拉曼和原子力显微镜测量分析掺杂与应变效应。
5:数据分析方法:
通过拉曼光谱的峰位偏移和强度比区分掺杂与应变;原子力显微镜用于形貌分析。
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microRaman spectrometer
Senterra
Bruker
Used for Raman spectroscopy measurements to analyze graphene properties.
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AFM microscope
FAST-SCAN
Bruker
Used for atomic force microscopy to study morphology and roughness of graphene samples.
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AFM microscope
DI3100
Veeco
Used for atomic force microscopy in tapping mode.
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microRaman spectrometer
LabRam HR-Evolution
Horiba
Used for Raman spectroscopy with temperature and pressure control.
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reactor
4651
Parr
Used for experiments with water vapor at controlled temperature and pressure.
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temperature control cell
THMS600PS
Linkam
Equipped with the Horiba microRaman spectrometer for temperature and pressure control during measurements.
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