石墨烯氣體傳感器制備與研究.pdf

1、基于石墨烯諸多獨特且優(yōu)異的性質，石墨烯在傳感領域吸引了很多研究人員的興趣。石墨烯巨大的比表面積，極低的電學噪聲以及穩(wěn)定的化學與物理性能等使之成為氣體傳感領域重要的候選材料。本文對石墨烯的化學氣相沉積法生長（CVD），以及石墨烯場效應氣體傳感器和聲表面波氣體傳感器進行了一系列的研究。
　　為了獲得更高質量的CVD石墨烯，首先研究了生長溫度、氣氛比例以及壓強等因素對石墨烯生長的影響，發(fā)現(xiàn)石墨烯成核速率、生長速率與溫度存在經(jīng)典的生長關系

2、，然后通過優(yōu)化參數(shù)，采用對銅進行前期的氧化處理，壓制石墨烯核點的生長，最終成功獲得了毫米級單晶的石墨烯。
　　制備了基于微機械剝離石墨烯場效應管氣體傳感器，對氨氣氣敏特性進行了實驗和理論兩方面的研究。石墨烯場效應管的電導率在其暴露于氨氣氣氛下時發(fā)生改變，響應迅速，然而石墨烯與氨氣的解吸附時長超過1小時。通過在氨氣解吸過程中通入水氣（濕度85％的Ar氣），其解吸附時長可大幅度地縮短至約2分鐘。此外，通過對石墨洗氣體吸附過程進行基于第

3、一性原理的建模與計算，獲得了吸附體系的吸附能、電荷轉移數(shù)和DOS圖等理論數(shù)據(jù)，結合實驗結果，可以得出結論，氫原子在整個吸附過程中起著重要的作用，氨在石墨烯上的吸附主要以銨根離子的形式結合在石墨稀表面上，水分子遠離加入并幫助銨離子而形成的氨集群在解吸過程，以使其更易于被從石墨烯解吸
　　同時基于氧化石墨烯（GO），我們也制備了聲表面波型氣體傳感器，搭建了聲表面波氣體傳感器測試平臺，并對氧化石墨烯聲表面波氣體傳感器對甲烷氣體的氣敏特性