聚焦離子束輻照對多層石墨烯的表面改性研究.pdf

1、自2004年發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯一直是碳材料領域的研究熱點，其獨特的晶體結(jié)構和優(yōu)異的特性使其在石墨烯晶體管、觸摸顯示屏、石墨烯電容器以及氣體傳感器等領域具有重要的應用價值。然而在實際的應用中如何調(diào)控石墨烯的性質(zhì)，實現(xiàn)器件性能的優(yōu)化以滿足不同的應用要求還有待進一步研究。本文詳細介紹了石墨烯的基本特性和應用，總結(jié)了目前國內(nèi)外石墨烯改性技術的研究進展?；诰劢闺x子束(Focus ion beam，F(xiàn)IB)系統(tǒng)中的鎵離子輻照技術對多層石墨烯進行輻照

2、實驗，借助光學顯微鏡、拉曼（Raman）光譜儀、原子力顯微鏡(Atom forcemicroscope，AFM)等探究了鎵離子輻照對多層石墨烯表面改性的影響。
　　通過綜合比較石墨烯的制備方法，采用機械剝離法獲得高質(zhì)量的多層石墨烯用于本實驗研究。通過Raman表征了不同駐留時間下的鎵離子輻照對多層石墨烯的Raman光譜及力學特性的影響。研究結(jié)果表明:鎵離子輻照后，多層石墨烯的Raman光譜中特征峰的峰強、峰位以及半高寬均發(fā)生了變化

3、，并結(jié)合微觀散射機制解釋了特征峰變化的原因。根據(jù)輻照后Raman光譜的變化計算出石墨烯中引入的應變大小、晶粒尺寸以及缺陷間距離的變化。結(jié)果表明:鎵離子輻照多層石墨烯后，石墨烯內(nèi)部存在壓應變，減小了石墨烯的晶粒尺寸;隨著鎵離子輻照的駐留時間的增加，石墨烯的D峰和G峰的比值ID/IG先增大后減小，石墨烯的缺陷密度增加，無序化程度增大。鎵離子輻照后，石墨烯Raman光譜中2D峰的峰位發(fā)生藍移，對石墨烯進行了p型摻雜。
　　采用AFM輕敲

4、模式下的多種掃描方式，分別對輻照后的多層石墨烯的表面形貌、石墨烯表面與針尖的粘附力以及石墨烯表面與針尖的接觸電位差進行了表征。表征和分析結(jié)果表明:由于石墨烯表面的雜質(zhì)、輻照后引入的壓應變促進的褶皺的形成導致了表面形貌的改變，表面平均粗糙度高于未輻照區(qū)域;輻照后石墨烯表面的親水基團使得石墨烯表面水分子增多，引起粘附力的增大;鎵離子輻照對石墨烯進行了p型摻雜，引起了石墨烯功函數(shù)的增大，從而導致接觸電位差的增大。此外，本文通過SRIM專有軟件