廈大碩士論文 陳珊珊

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1、學(xué)校編碼：10384分類號(hào)密級(jí)學(xué)號(hào)：19820070153904UDC中美聯(lián)合培養(yǎng)博士學(xué)位論文超大面積石墨烯化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)、性質(zhì)及應(yīng)用研究Synthesis,CharacterizationandApplicationofLargeAreaCVDGraphene陳珊珊中方指導(dǎo)教師：康俊勇美方指導(dǎo)教師：RodneyS.Ruoff蔡偉偉專業(yè)名稱：微電子學(xué)與固體電子學(xué)論文提交日期：2011年5月論文答辯時(shí)間：2011年5月學(xué)位授予日期：答辯委員會(huì)主席：余金中評(píng)閱人：馬旭村，陳曦，賈金鋒2011年5月廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下,獨(dú)立完成的

2、研究成果。本人在論文寫作中參考其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范（試行）》。另外，該學(xué)位論文為（）課題（組）的研究成果，獲得（）課題（組）經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在（）實(shí)驗(yàn)室完成。（請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。）聲明人（簽名）：年月日廈門大學(xué)學(xué)位論文著作權(quán)使用聲明本人同意廈門大學(xué)根據(jù)《中華人民共和國學(xué)位條例暫行實(shí)施辦法》等規(guī)定保留和使用此學(xué)位論文，并向主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文（包括紙質(zhì)版和電子版），允許學(xué)位論文進(jìn)入廈門大學(xué)圖書館及其數(shù)

3、據(jù)庫被查閱、借閱。本人同意廈門大學(xué)將學(xué)位論文加入全國博士、碩士學(xué)位論文共建單位數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，將學(xué)位論文的標(biāo)題和摘要匯編出版，采用影印、縮印或者其它方式合理復(fù)制學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于：（）1.經(jīng)廈門大學(xué)保密委員會(huì)審查核定的保密學(xué)位論文，于年月日解密，解密后適用上述授權(quán)。（）2.不保密，適用上述授權(quán)。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)括號(hào)內(nèi)打“√”或填上相應(yīng)內(nèi)容。保密學(xué)位論文應(yīng)是已經(jīng)廈門大學(xué)保密委員會(huì)審定過的學(xué)位論文，未經(jīng)廈門大學(xué)保密委員會(huì)審定的學(xué)位論文均為公開學(xué)位論文。此聲明欄不填寫的，默認(rèn)為公開學(xué)位論文，均適用上述授權(quán)。）聲明人（簽名）：年月日摘要石墨烯及其相關(guān)材料因?yàn)槠鋬?yōu)異的物理、

4、化學(xué)性質(zhì)在高速計(jì)算芯片、復(fù)合材料、平板顯示、儲(chǔ)能元件等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。不同于傳統(tǒng)材料，人們對(duì)這種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的二維晶體還知之甚少；其生長(zhǎng)、表征還是世界性的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)；其應(yīng)用方面的研究也有待深入拓展。本論文圍繞石墨烯生長(zhǎng)、表征以及應(yīng)用三大方面內(nèi)容，結(jié)合化學(xué)氣相沉積技術(shù)、微區(qū)Raman光譜技術(shù)、光學(xué)電學(xué)性能測(cè)試技術(shù)，著重從單層、多層石墨烯化學(xué)氣相沉積制備、熱輸運(yùn)性質(zhì)表征、石墨烯抗氧化性以及石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管應(yīng)用等方面開展了全面的研究，主要取得如下研究成果：石墨烯生長(zhǎng)方面，采用目前最先進(jìn)的化學(xué)氣相沉積制備技術(shù)，在Cu表面實(shí)現(xiàn)晶粒尺寸可控的石墨烯生長(zhǎng)；利用同位素追

5、蹤技術(shù)研究其生長(zhǎng)機(jī)理；提出應(yīng)用熱氧化法直接在Cu襯底表面表征石墨烯的單晶尺寸及其缺陷密度；首次提出在Ni-Cu合金襯底上采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備石墨烯；觀察到石墨烯生長(zhǎng)的襯底晶向關(guān)聯(lián)行為；成功制備了可控厚度從亞單層到19nm的大面積亞單層、單層、大部分雙層、多層石墨烯以及超薄石墨；研究了層厚關(guān)聯(lián)的光學(xué)、電學(xué)特性。石墨烯表征方面，提出其熱輸運(yùn)的非接觸光學(xué)測(cè)量新方法，實(shí)現(xiàn)真空和氣體環(huán)境下，石墨烯熱導(dǎo)率的準(zhǔn)確測(cè)量，并發(fā)現(xiàn)了石墨烯和氣體的熱交換規(guī)律；測(cè)量不同幾何尺寸（2.9—9.7微米直徑）懸空石墨烯的熱導(dǎo)率，初步探討二維石墨烯熱導(dǎo)率與尺寸的依賴關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著石墨烯尺寸增加其

6、熱導(dǎo)率緩慢增加，其變化趨勢(shì)應(yīng)證了理論預(yù)測(cè)的二維體系熱導(dǎo)率與橫向尺寸的對(duì)數(shù)關(guān)系。石墨烯應(yīng)用方面，首次提出把石墨烯作為金屬表面防護(hù)層，并應(yīng)用到抗氧化、抗腐蝕的領(lǐng)域。測(cè)試了石墨烯在高溫氧化氣體介質(zhì)和強(qiáng)氧化劑溶液中的抗氧化性能；測(cè)試了酸鹽溶液中石墨烯的抗腐蝕性能；討論了石墨烯缺陷、晶界對(duì)抗氧化、抗腐蝕性能的影響。此外，在電子器件應(yīng)用方面，首次提出表面金屬摻雜技術(shù)，i對(duì)石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的載流子濃度和極性進(jìn)行調(diào)控；探討石墨烯效應(yīng)晶體管在傳感器等方面的應(yīng)用，系統(tǒng)研究極性分子（例如NH3）在石墨烯表面的吸附、解吸附以及電場(chǎng)誘發(fā)的翻轉(zhuǎn)行為。最后，還對(duì)極性分子與石墨烯之間電荷轉(zhuǎn)移率進(jìn)行

7、深入研究，發(fā)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移率與極性分子的取向關(guān)系。關(guān)鍵詞：石墨烯；化學(xué)氣相沉積；熱輸運(yùn)；場(chǎng)效應(yīng)晶體管；抗氧化性。iiAbstractGrapheneisapromisingadvancedmaterialforbroadapplicationsinintegratedcircuits,radiofrequencytransistor,compositematerials,transparentconductingelectrodesandenergystorage.Althoughgraphene,particularlytheelectrontrans