尿素N摻雜石墨烯的制備及其拉曼增強效應.pdf

1、石墨烯是C原子呈六角晶格排列而成的單層二維晶體。石墨烯中的電子移動速度可達光速的1/300，并具有100倍高于硅的超高載流子遷移率，其力學特性和光學特性也有非常強的優(yōu)勢，其比表面積高達2600m2/g，在很寬的波段內(nèi)光吸收只有2.3％，這些特點使得石墨烯在光學、電學及光電集成器件中都有很好的應用。由于石墨烯是零帶隙的良導體，電子結(jié)構(gòu)非常特殊，因此通過調(diào)節(jié)石墨烯的帶隙來調(diào)控石墨烯的電學特性顯得尤為重要，其中最為常用的方法是摻雜，包括p型摻

2、雜（通常是硼摻雜）和n型摻雜（通常是氮摻雜）。本文主要介紹了一種簡便、安全、環(huán)保的制備N摻雜石墨烯的方法。此方法以尿素為氮源，同時研究了摻雜溫度、時間等因素對N摻雜量和N在石墨烯中摻雜構(gòu)型的影響，從而推斷出尿素摻雜石墨烯的可能機理。除此之外我們還對N摻雜石墨烯在電學、光學方面的應用進行了測試：(1)測量了石墨烯的電導，得出了N摻雜對石墨烯電學特性的影響：(2)用N摻雜后的石墨烯吸附RhB分子，觀察N摻雜對拉曼散射的化學增強效應，從而使得

3、我們對化學增強在SERS中所起的作用有更加深入的了解。各章節(jié)內(nèi)容簡介如下：
　　 第一章，N摻雜石墨烯的研究現(xiàn)狀、應用前景和本論文的研究內(nèi)容及實驗結(jié)果。本章首先介紹了石墨烯所具有的特殊的電學、光學特性，以及石墨烯在光電器件中的應用。其次化學摻雜作為改變石墨烯特性的有效手段，在n型摻雜和p型摻雜中起到了很大的作用。隨后，介紹了目前世界上對石墨烯進行N摻雜的制備方案并對其進行了比較。最后，介紹了本論文的研究內(nèi)容和主要結(jié)果。
　

4、　 第二章，以尿素為N源對CVD生長的石墨烯進行N摻雜。首先介紹了用尿素作為N源對CVD生長的石墨烯進行摻雜的方法以及特點，然后通過對其進行XPS，Raman等表征，分析摻雜溫度、尿素量和退火時間對摻雜量、N在石墨烯中的摻雜構(gòu)型和石墨烯表面結(jié)構(gòu)的影響，從而推斷出尿素對石墨烯摻雜的可能機理。此外，我們還研究了N摻雜對石墨烯電學特性的影響。單純的石墨烯是零帶隙的導體，N原子比C原子多一個價電子，當N在石墨烯表面成鍵時，有一部分電子可以從N

5、原子轉(zhuǎn)移到C原子上，所以通過N摻雜和缺陷的引入可以改變石墨烯中的載流子濃度、遷移率及電子結(jié)構(gòu)，從而對石墨烯的電導產(chǎn)生影響。從我們的測量結(jié)果上也可以看出隨著N摻雜濃度的提高，石墨烯的電導率有一定的增加，表明N摻雜有利于提高石墨烯的導電性。
　　 第三章，N摻雜還原石墨烯對RhB分子的拉曼增強作用。首先介紹了N摻雜還原石墨烯(rGO)樣品的制備，在不同加熱條件下對rGO進行N摻雜，然后用溶液吸附和蒸發(fā)兩種方法吸附RhB分子，通過拉曼